DE102009042084A1 - Low-maintenance electronic component to prevent backflow while protecting against overcurrents in photovoltaic systems - Google Patents

Low-maintenance electronic component to prevent backflow while protecting against overcurrents in photovoltaic systems Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement 31, 32 zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage, die zumindest zwei parallel geschaltete Stränge 10, 11 umfasst, von denen jeder zumindest ein Solarmodul 4, 8 aufweist, wobei das elektronische Bauelement 31, 32 dazu ausgebildet ist, in Serie mit zumindest einem der Solarmodule 4, 8 verschaltet zu werden, und das elektronische Bauelement 31, 32 eine Serienschaltung einer Diode und einer Sicherung aufweist. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Photovoltaikanlage mit zumindest zwei parallel geschalteten Strängen 10, 11, von denen jeder zumindest ein Solarmodul 4, 8 aufweist, und mit einem elektronischen Bauelement 31, 32 zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in der Photovoltaikanlage, wobei das elektronische Bauelement 31, 32 in Serie mit zumindest einem der Solarmodule 4, 8 geschaltet ist und das elektronische Bauelement 31, 32 eine Serienschaltung einer Diode und einer Sicherung aufweist.The invention relates to an electronic component 31, 32 for preventing reverse currents and for protecting against overcurrents in a photovoltaic system, which comprises at least two strands 10, 11 connected in parallel, each of which has at least one solar module 4, 8, the electronic component 31, 32 is designed to be connected in series with at least one of the solar modules 4, 8, and the electronic component 31, 32 has a series connection of a diode and a fuse. The invention further relates to a photovoltaic system with at least two strings 10, 11 connected in parallel, each of which has at least one solar module 4, 8, and with an electronic component 31, 32 for preventing reverse currents and for protecting against overcurrents in the photovoltaic system, wherein the electronic component 31, 32 is connected in series with at least one of the solar modules 4, 8 and the electronic component 31, 32 has a series connection of a diode and a fuse.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage sowie eine Photovoltaikanlage mit einem derartigen elektronischen Bauelement.The invention relates to an electronic component for preventing reverse currents and to protect against overcurrents in a photovoltaic system and a photovoltaic system with such an electronic component.

Die Gewinnung von Strom mit Hilfe von Photovoltaikanlagen gewinnt mehr und mehr an Bedeutung. In einer Photovoltaikanlage werden in der Regel mehrere Solarzellen in Serie zu einem sogenannten Strang bzw. String verschaltet, die empfangene Lichtenergie der Sonne in elektrische Energie in Form von Gleichstrom umwandeln. Die Solarzellen eines Strangs können sich beispielsweise in einem einzigen Solarmodul befinden, sind jedoch üblicherweise auf verschiedene Solarmodule verteilt.The generation of electricity with the help of photovoltaic systems is gaining more and more importance. In a photovoltaic system, several solar cells are usually connected in series to form a so-called string or string, which convert the received light energy of the sun into electrical energy in the form of direct current. The solar cells of a strand may, for example, be located in a single solar module, but are usually distributed over different solar modules.

Letzteres wird in 1 verdeutlicht, welche eine schematische Darstellung eines Strangs 10 einer Photovoltaikanlage zeigt, welcher beispielhaft vier in Reihe geschaltete Solarmodule 1 bis 4 aufweist. Wie durch die Punkte zwischen den Solarmodulen 2 und 3 angezeigt, kann der Strang 10 auch mehr als vier Solarmodule umfassen. Wie weiter in 1 zu erkennen, weist jedes der Solarmodule 1 bis 4 eine Vielzahl in Reihe geschalteter Solarzellen auf. In 1 werden aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich die Solarzellen 1a bis 1h des ersten Solarmoduls 1 bezeichnet. Die Solarzellen der Solarmodule 1 bis 4 erzeugen durch Umwandlung von Lichtenergie den Gleichstrom I10.The latter will be in 1 illustrates which is a schematic representation of a strand 10 a photovoltaic system shows, for example, four series-connected solar modules 1 to 4 having. As by the dots between the solar modules 2 and 3 displayed, the strand can 10 also include more than four solar modules. As in further 1 Recognizes each of the solar modules 1 to 4 a plurality of series connected solar cells. In 1 For reasons of clarity, only the solar cells are used 1a to 1h of the first solar module 1 designated. The solar cells of the solar modules 1 to 4 generate the direct current I 10 by converting light energy.

In der Regel sind in einem Strang einer Photovoltaikanlage mehrere hundert Solarzellen in Serie verschaltet, so dass typischerweise Strangspannungen von mehreren hundert Volt erreicht werden. Um höhere Ströme zu erreichen, werden in einer Photovoltaikanlage mehrere Stränge parallel verschaltet, so dass die in den einzelnen Strängen erzeugten Ströme zu einem höheren Summenstrom aufsummiert werden.As a rule, several hundred solar cells are connected in series in a string of a photovoltaic system, so that typically strand voltages of several hundred volts are achieved. In order to achieve higher currents, several strings are connected in parallel in a photovoltaic system, so that the currents generated in the individual strings are summed up to a higher summation current.

Dies ist am Beispiel von zwei Strängen 10, 11 schematisch in 2 gezeigt. Wie in 2 zu erkennen, werden der in dem Strang 10 erzeugte Strom I10 und der in dem Strang 11 erzeugte Strom I11 in dem den Strängen 10, 11 gemeinsamen Knotenpunkt zu dem Summenstrom IS aufsummiert.This is the example of two strands 10 . 11 schematically in 2 shown. As in 2 to be recognized in the strand 10 generated current I 10 and that in the strand 11 generated current I 11 in the strands 10 . 11 common node summed to the sum current I S.

Neben den in den jeweiligen Strängen gewollten, erzeugten Strömen I10, I11, können Rückströme in einer Photovoltaikanlage unter anderem dann entstehen, wenn gleichartig aufgebaute Stränge 10, 11, wie in 2, parallel verschaltet sind und stark unterschiedlich beleuchtet werden, wie es beispielsweise in Folge von teilweiser Verschattung der Photovoltaikanlage der Fall sein kann. Hierbei fließt Strom, der in einem der Stränge erzeugt wurde, teilweise in einen oder in mehrere der weiteren, parallel geschalteten Stränge, der bzw. die dadurch von einem Energieerzeuger zu einem Energieverbraucher wird bzw. werden. In 2 könnte somit ein Teil des in dem Strang 10 erzeugten Stroms I10 in den parallel geschalteten Strang 11 fließen, was zu einer Verringerung des Summenstroms IS führen kann.In addition to the currents I 10 , I 11 generated in the respective strands, reverse currents in a photovoltaic system can arise, inter alia, when strands of similar construction are formed 10 . 11 , as in 2 , are connected in parallel and are illuminated very differently, as may be the case, for example, as a result of partial shading of the photovoltaic system. In this case, current that has been generated in one of the strings flows partly into one or more of the further strings connected in parallel, which is or will become from an energy producer to an energy consumer. In 2 could thus be part of the strand 10 generated current I 10 in the parallel-connected strand 11 flow, which can lead to a reduction of the total current I S.

Die genannten Rückströme in einer Photovoltaikanlage führen somit üblicherweise dazu, dass die Energieerzeugung und damit der Wirkungsgrad der gesamten Photovoltaikanlage sinkt.The said return currents in a photovoltaic system thus usually lead to a decrease in the energy production and thus the efficiency of the entire photovoltaic system.

Wenn bei der Parallelschaltung von mehreren Strängen die Zahl der gut beleuchteten Stränge wesentlich größer ist als die Zahl der ungenügend beleuchteten Stränge, kann es in den ungenügend beleuchteten Strängen zu so hohen Rückströmen (Überströmen) kommen, dass die von dem hohen Rückstrom (Überstrom) durchflossenen Solarzellen beschädigt oder sogar zerstört werden können.If, in the parallel connection of several strands, the number of well-lit strands is significantly greater than the number of insufficiently lit strands, then in the insufficiently illuminated strands, high reverse currents (overcurrents) may occur, which are traversed by the high reverse current (overcurrent) Solar cells can be damaged or even destroyed.

Zudem kann es in den Strängen der Photovoltaikanlage zu von durch Defekte verursachte Überströme kommen, die ebenso Solarzellen beschädigen oder zerstören können.In addition, in the strands of the photovoltaic system to come from defects caused by overcurrents, which can also damage or destroy solar cells.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Bauelement sowie eine Photovoltaikanlage mit einem derartigen elektronischen Bauelement bereitzustellen, mit denen in der Photovoltaikanlage auftretende Rückströme und Überströme auf einfache Weise effizient verringert werden können.It is an object of the present invention to provide an electronic component and a photovoltaic system with such an electronic component, with which return currents and overcurrents occurring in the photovoltaic system can be reduced efficiently in a simple manner.

Diese Aufgabe wird durch ein elektronisches Bauelement zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage gelöst, die zumindest zwei parallel geschaltete Stränge umfasst, von denen jeder zumindest ein Solarmodul aufweist, wobei das elektronische Bauelement dazu ausgebildet ist, in Serie mit zumindest einem der Solarmodule verschaltet zu werden, und das elektronische Bauelement eine Serienschaltung einer Diode und einer Sicherung aufweist.This object is achieved by an electronic device for preventing reverse currents and to protect against overcurrents in a photovoltaic system comprising at least two parallel strands, each of which has at least one solar module, wherein the electronic component is designed to be in series with at least one the solar modules to be connected, and the electronic component comprises a series connection of a diode and a fuse.

Die Diode ist dabei so geschaltet, dass sie für den von dem Solarmodul, mit dem sie in Serie geschaltet ist, erzeugten Strom in Durchlassrichtung gepolt ist, während sie für einen in entgegengesetzter Richtung fließenden Rückstrom, wie für einen von einem parallel geschalteten Strang stammenden Rückstrom, in Sperrrichtung gepolt ist. Dadurch sorgt die Diode dafür, dass der von dem Solarmodul erzeugte Strom von ihr durchgelassen wird, während ein unerwünschter Rückstrom nahezu vollständig vermieden wird oder zumindest verringert wird. Durch die Reduktion oder Vermeidung des Rückstroms durch die Diode (abgesehen von eventuell auftretenden parasitären Leckströmen durch die Diode) kann zudem ein Durchbrennen der Sicherung bei normalen Betriebsbedingungen sowie auch bei teilweiser Verschattung vermieden werden. Dadurch wird ein Lokalisieren der durchgebrannten Sicherung und ein Austausch der durchgebrannten Sicherung vermieden, so dass das elektronische Bauelement und die Photovoltaikanlage, in die das elektronische Bauelement eingesetzt wird, wartungsarm wird. Durch die Sicherung wird dafür gesorgt, dass beim Auftreten von unerwartet hohen Strömen, die zur Beschädigung oder Zerstörung von Solarzellen führen können, der Stromkreis oder Strang, in dem sich die Sicherung befindet, abgetrennt wird. Das Abtrennen des Strangs bewirkt, dass in dem Strang kein Strom und damit auch kein Überstrom mehr fließen kann, so dass eine Beschädigung oder Zerstörung von Solarzellen verhindert wird.The diode is connected in such a way that it is forward-biased for the current generated by the solar module with which it is connected in series, while it is for an oppositely flowing return current, such as for a return current coming from a parallel-connected strand , is poled in the reverse direction. As a result, the diode ensures that the current generated by the solar module is transmitted by it, while an undesirable reverse current is almost completely avoided or at least reduced. By reducing or avoiding the back current through the diode (apart from possibly occurring parasitic leakage currents through the diode) can also be avoided by blowing the fuse under normal operating conditions as well as partial shading. This avoids localization of the blown fuse and replacement of the blown fuse, so that the electronic component and the photovoltaic system into which the electronic component is inserted become low in maintenance. The fuse ensures that when unexpectedly high currents occur, which can damage or destroy solar cells, the circuit or string containing the fuse is disconnected. The separation of the strand causes no current and thus no overcurrent can flow in the strand, so that damage or destruction of solar cells is prevented.

Das elektronische Bauelement kann derart mit einem der sich in einem Strang befindenden Solarmodule zusammengeschaltet sein, dass ein Ende oder ein Anfang des Strangs mit dem elektronischen Bauelement verbunden ist. Beispielsweise ist das elektronische Bauelement so mit einem Ende des Strangs verbunden, dass es an der positiven Seite des Strangs (an der auf positivem Potential liegenden Seite) seriell eingebaut ist. Alternativ kann der Anfang des Strangs so mit dem elektronischen Bauelement verbunden sein, dass es an der negativen Seite des Strangs (an der auf negativem Potential liegenden Seite) seriell eingebaut ist. In diesen beiden Fällen ist das elektronische Bauelement nur auf einer Seite mit einem Solarmodul oder mehreren Solarmodulen verbunden. Alternativ kann das elektronische Bauelement auch zwischen zwei Solarmodulen in einem Strang angeordnet sein.The electronic component may be interconnected with one of the solar modules located in a string such that one end or a start of the string is connected to the electronic component. For example, the electronic component is connected to one end of the strand so as to be serially installed on the positive side of the strand (on the positive-potential side). Alternatively, the beginning of the strand may be connected to the electronic device so as to be serially installed on the negative side of the strand (at the negative-potential side). In these two cases, the electronic component is connected only on one side with a solar module or more solar modules. Alternatively, the electronic component can also be arranged between two solar modules in one strand.

In dem elektronischen Bauelement selbst ist die Reihenfolge von Diode und Sicherung beliebig. Folglich kann die Diode in Flussrichtung des erzeugten Stroms vor oder hinter der Sicherung angeordnet sein.In the electronic component itself, the order of diode and fuse is arbitrary. Consequently, the diode can be arranged in the flow direction of the generated current in front of or behind the fuse.

Das elektronische Bauelement kann in Serie zu jedem der zumindest zwei parallel geschalteten Stränge verschaltet werden. Alternativ kann auch nicht für jeden der Stränge ein elektronisches Bauelement vorgesehen sein, so dass beispielsweise nur ein elektronisches Bauelement an den gemeinsamen Knoten der zumindest zwei parallel geschalteten Stränge verschaltet wird. So kann im Falle von zwei parallel geschalteten Strängen ein einziges elektronisches Bauelement an den gemeinsamen Knotenpunkt der zwei parallel geschalteten Stränge geschaltet werden. Auf diese Weise können auch mehr als zwei, beispielsweise vier, parallel geschaltete Stränge mit weniger als vier elektronischen Bauelementen, beispielsweise mit einem an dem gemeinsamen Knotenpunkt angeordneten elektronischen Bauelement, verschaltet werden.The electronic component can be connected in series with each of the at least two strings connected in parallel. Alternatively, an electronic component may not be provided for each of the strands, so that, for example, only one electronic component is connected to the common node of the at least two parallel-connected strands. Thus, in the case of two strings connected in parallel, a single electronic component can be connected to the common node of the two strings connected in parallel. In this way, more than two, for example four, strings connected in parallel with less than four electronic components, for example with an electronic component arranged at the common node, can be interconnected.

Gemäß einer Ausbildungsvariante können Gruppen von parallel geschalteten Strängen gebildet werden, die jeweils über ihren gemeinsamen Endknotenpunkt oder Anfangsknotenpunkt mit dem elektrischen Bauelement verbunden sein können. Jede der Vielzahl von Gruppen kann dabei zwei oder mehr parallel geschaltete Stränge umfassen. Insbesondere kann gemäß dieser Ausbildungsvariante davon abgesehen werden, mit jedem Strang einer Gruppe das elektronische Bauelement seriell zu verschalten. Vielmehr kann lediglich der gemeinsame Knoten jeder Gruppe mit dem elektronischen Bauelement verbunden sein. Auf diese Weise kann die Anzahl der verwendeten elektronischen Bauelemente reduziert und dabei zumindest eine Verringerung der Rückströme erreicht werden.According to a variant embodiment, groups of strings connected in parallel can be formed, which can each be connected to the electrical component via their common end node or starting node. Each of the plurality of groups may comprise two or more strings connected in parallel. In particular, it can be dispensed with according to this training variant thereof, connect the electronic component with each strand of a group in series. Rather, only the common node of each group can be connected to the electronic component. In this way, the number of electronic components used can be reduced while at least reducing the return currents can be achieved.

In einer Weiterbildung kann das elektronische Bauelement zwar eine Sicherung, aber mehr als eine Diode, insbesondere zwei, drei, vier oder fünf Dioden, umfassen, die an der Sicherung angeschlossen sind. Die Dioden sind gemäß dieser Weiterbildung so verschaltet, dass sämtliche Kathoden oder sämtliche Anoden der Dioden seriell an dem einen Anschluss der Sicherung angeschlossen sind. Hierdurch können wartungsintensive Sicherungen eingespart werden und gleichzeitig durch die Dioden der Rückstrom minimiert werden.In a further development, the electronic component may comprise a fuse, but more than one diode, in particular two, three, four or five diodes, which are connected to the fuse. The diodes are connected according to this development so that all the cathodes or all the anodes of the diodes are connected in series to one terminal of the fuse. As a result, maintenance-intensive fuses can be saved and at the same time the diodes minimize the return current.

Typischerweise werden entlang der jeweiligen Stränge, Spannungen zwischen 500 Volt und 1000 Volt, vorzugsweise ungefähr 800 Volt, erzeugt. In Folge von unterschiedlicher Bestrahlung der Stränge können jedoch mehrere hundert Volt Spannungsdifferenz zwischen zwei oder mehr Strängen auftreten. Aufgrund dieser Spannungsdifferenzen müsste eine Diode verwendet werden, die bei den maximal auftretenden Spannungsdifferenzen noch betrieben werden kann, indem ihre Spannungsfestigkeit der maximal in einem Strang möglichen Spannung entspricht oder diese übersteigt. Durch die Kombination der Diode mit der Sicherung in dem elektronischen Bauelement, wie einer Schmelzsicherung, ist es jedoch nicht notwendig, dass die Diode eine maximale Spannungsfestigkeit aufweist, die der maximalen Strangspannung entspricht. Aufgrund der geringeren geforderten Spannungsfestigkeit können verlustarme Dioden mit geringen Flussspannungen verwendet werden. Beispielsweise kann die in dem elektronischen Bauelement enthaltene Diode als eine Shottky-Diode mit einer geringen Durchlassspannung von etwa 0,4 Volt ausgebildet sein.Typically, voltages between 500 volts and 1000 volts, preferably about 800 volts, are generated along the respective strands. As a result of different irradiation of the strands, however, several hundred volts of voltage difference between two or more strands may occur. Because of these voltage differences, a diode would have to be used which can still be operated at the maximum voltage differences that occur, since its dielectric strength corresponds to or exceeds the maximum possible voltage in a string. However, by combining the diode with the fuse in the electronic device, such as a fuse, it is not necessary for the diode to have a maximum withstand voltage equal to the maximum strand voltage. Due to the lower required dielectric strength, low-loss diodes with low forward voltages can be used. For example, the diode included in the electronic device may be formed as a Shottky diode with a low forward voltage of about 0.4 volts.

Die Diode kann auch eine aktive elektronische Schaltung umfassen oder als eine solche ausgebildet sein, wobei die aktive elektronische Schaltung den Stromfluss durch den die aktive elektronische Schaltung aufweisenden Strang oder durch den mit der aktiven elektronischen Schaltung verbundenen Strang wie eine Diode steuern kann. Im Einklang damit kann unter einer Diode im Sinne der Erfindung nicht nur eine gängige Diode verstanden werden, sondern beispielsweise ein aktiv gesteuerter Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor, der den Stromfluss wie eine Diode regelt und in seiner Funktionalität somit einer Diode entspricht. Dieser MOS Transistor kann auch im inversen Betrieb (d. h. bei einem umgekehrten Stromfluss zwischen dem Source- und Drain-Anschluss des MOS Transistors gegenüber normalem Betrieb) betrieben werden. Bei diesem inversen Betrieb des MOS Transistors ist von Vorteil, dass die beim MOS Transistor vorhandene Substratdiode zwischen Drain und Substrat, das üblicherweise mit Source verbunden ist, die gewünschte Polarität aufweist und nicht störend wirkt. Durch Verwendung des aktiv gesteuerten MOS Transistors als Diode können Leitungsverluste noch weiter reduziert werden.The diode may also comprise or be formed as an active electronic circuit, wherein the active electronic circuit controls the current flow through the active electronic circuit having strand or through the connected to the active electronic circuit strand such as a diode can control. In accordance with this, a diode within the meaning of the invention can be understood to mean not only a common diode, but, for example, an actively controlled metal oxide semiconductor (MOS) transistor, which regulates the current flow like a diode and thus corresponds in its functionality to a diode. This MOS transistor can also be operated in inverse operation (ie with a reverse current flow between the source and drain terminal of the MOS transistor to normal operation). In this inverse operation of the MOS transistor, it is advantageous that the substrate diode present between the drain and the substrate, which is usually connected to the source, has the desired polarity and does not interfere. By using the actively controlled MOS transistor as a diode line losses can be further reduced.

Die Kombination der Diode und der Sicherung kann als das elektronische Bauteil in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut sein. Dieses Gehäuse weist dann vorzugsweise eine Steckverbindung auf, die zu einem an dem Solarmodul, mit welchem das elektronische Bauelement verbunden werden soll, angeordneten Anschlusskabel komplementär ist. Werden in der Photovoltaikanlage Solarmodule ohne Anschlusskabel verwendet, ist das elektronische Bauelement bevorzugt in ein Verbindungskabel eingebaut, das an dem Kabelende eine Steckverbindung aufweist, die komplementär ist zu den Verbindungen an der Anschlussdose des Solarmoduls, mit welchem das elektronische Bauelement verbunden werden soll.The combination of the diode and the fuse may be incorporated as the electronic component in a common housing. This housing then preferably has a plug connection which is complementary to a connection cable arranged on the solar module with which the electronic component is to be connected. If solar modules without connection cables are used in the photovoltaic system, the electronic component is preferably installed in a connection cable which has a plug connection at the cable end which is complementary to the connections to the connection box of the solar module with which the electronic component is to be connected.

Gemäß einer Weiterbildung des elektronischen Bauelements kann das elektronische Bauelement eine elektronische Schaltung umfassen, die den durch den Stromfluss in der Diode auftretenden Spannungsabfall über der Diode dazu verwenden kann, Strom zur Versorgung von weiteren elektronischen Schaltungen zu erzeugen. Alternativ dazu kann die elektronische Schaltung bevorzugt mindestens eine Solarzelle aufweisen, die den Strom zur Versorgung der weiteren elektronischen Schaltungen erzeugen kann.According to a further development of the electronic component, the electronic component may comprise an electronic circuit which can use the voltage drop across the diode occurring due to the current flow in the diode to generate current for supplying further electronic circuits. Alternatively, the electronic circuit may preferably have at least one solar cell which can generate the current for supplying the further electronic circuits.

Die elektronische Schaltung kann weiter eine Kommunikationskomponente umfassen, die eine Kommunikation mit weiteren Komponenten der Photovoltaikanlage ermöglicht. Insbesondere ermöglicht die Kommunikationskomponente über eine Schnittstelle eine Kommunikation mit einem Überwachungsserver zur Überwachung der Photovoltaikanlage. Die Kommunikation mit den weiteren Komponenten, wie dem Überwachungsserver, kann drahtgebunden, beispielsweise über vorhandene Stromleitungen, oder drahtlos, wie über ein Wireless Local Area Network (WLAN) oder über Bluetooth, erfolgen.The electronic circuit may further comprise a communication component that enables communication with other components of the photovoltaic system. In particular, the communication component via an interface allows communication with a monitoring server for monitoring the photovoltaic system. Communication with other components, such as the monitoring server, may be wired, for example, over existing power lines, or wireless, such as via a wireless local area network (WLAN) or via Bluetooth.

Zudem kann die elektronische Schaltung eine Messkomponente zur Ermittlung von Messwerten für den Strom durch die Sicherung und die Diode aufweisen. Die Messkomponente ist in der elektronischen Schaltung vorzugsweise mit der Kommunikationskomponente verbunden, so dass die Kommunikationskomponente die von der Messkomponente ermittelten Messwerte für den Strom an die weiteren Komponenten der Photovoltaikanlage übertragen kann, welche dann die erhaltenen Messwerte auswerten können.In addition, the electronic circuit may have a measuring component for determining measured values for the current through the fuse and the diode. The measuring component is preferably connected to the communication component in the electronic circuit, so that the communication component can transmit the measured values for the current determined by the measuring component to the further components of the photovoltaic system, which can then evaluate the measured values obtained.

Anstelle der Messkomponente oder zusätzlich zu der Messkomponente kann die elektronische Schaltung eine Umgebungsmesskomponente zur Ermittlung von Messwerten für Umgebungsgrößen der Photovoltaikanlage aufweisen. Mittels der Umgebungsmesskomponente können insbesondere die Umgebungstemperatur und die Windgeschwindigkeit um die Photovoltaikanlage ermittelt werden. Die Umgebungsmesskomponente ist bevorzugt mit der Kommunikationskomponente verbunden, so dass die Kommunikationskomponente die ermittelten Messwerte für die Umgebungsgrößen, wie für die Umgebungstemperatur und Windgeschwindigkeit, an die weiteren Komponenten zur Auswertung drahtgebunden oder drahtlos übertragen kann.Instead of the measuring component or in addition to the measuring component, the electronic circuit can have an environmental measuring component for determining measured values for ambient variables of the photovoltaic system. In particular, the ambient temperature and the wind speed around the photovoltaic system can be determined by means of the environmental measurement component. The environmental measurement component is preferably connected to the communication component, so that the communication component can transmit the determined measured values for the ambient variables, such as for the ambient temperature and wind speed, to the further components for evaluation wired or wireless.

Gemäß einer Weiterbildung kann die elektronische Schaltung eine Fehlererkennungskomponente umfassen, die dazu ausgebildet ist, Fehler in dem Strang, in den das elektronische Bauelement eingebaut ist oder mit dem das elektronische Bauelement verbunden ist, zu erkennen. Die erkannten Fehler können als Statusmeldungen über die Kommunikationskomponente an die weiteren Komponenten der Photovoltaikanlage übertragen werden und dort ausgewertet werden.According to a development, the electronic circuit may include an error detection component that is configured to detect faults in the string into which the electronic component is installed or to which the electronic component is connected. The detected errors can be transmitted as status messages via the communication component to the other components of the photovoltaic system and evaluated there.

Insbesondere umfasst die elektronische Schaltung eine Sicherungskomponente, die das Fehlen von oder Defekte in zumindest einem der Solarmodule erkennen kann. Beispielsweise ist die Sicherungskomponente dazu ausgebildet, das Fehlen von oder Fehler in Solarmodulen zu erkennen, welche sich in dem gleichen Strang wie das elektronische Bauelement befinden. Werden Fehler von oder Defekte in einem der Solarmodule von der Sicherungskomponente erkannt, kann die Sicherungskomponente die Kommunikationskomponente derart steuern, dass keinerlei Kommunikation über die Kommunikationskomponente mehr möglich ist, indem beispielsweise die Kommunikationskomponente deaktiviert wird. Erst nach einer erfolgten Reaktivierung der Kommunikationskomponente, wenn z. B. der Defekt behoben wurde oder das fehlerhafte Solarmodul ausgetauscht wurde, ist eine Kommunikation über die Kommunikationskomponente wieder möglich. Sofern die Kommunikation der Kommunikationskomponente über die Strangleitungen der Solaranlage erfolgt, kann ein Fehlen eines Moduls dadurch erkannt werden, dass die Kommunikationskomponente aufgrund der fehlenden Verbindung auf Signale, die die Kommunikationskomponente ansprechen sollen, nicht mehr antwortet.In particular, the electronic circuit includes a fuse component that can detect the absence of or defects in at least one of the solar modules. For example, the fuse component is configured to detect the absence of or faults in solar modules that are in the same string as the electronic component. If faults or defects in one of the solar modules are detected by the fuse component, the fuse component can control the communication component such that no communication via the communication component is possible any more, for example by deactivating the communication component. Only after a successful reactivation of the communication component, if z. B. the defect has been corrected or the faulty solar module has been replaced, is a communication on the communication component again possible. If the communication component of the communication component via the string lines of the solar system takes place, a lack of a module can be detected by the fact that the communication component no longer responds due to the lack of connection to signals that should address the communication component.

Auch kann das elektronische Bauelement eine Energiespeichereinrichtung, wie einen Kondensator, aufweisen, der Energie speichern kann und die Komponenten der elektronischen Schaltung, wie die Kommunikationskomponente, die Messkomponente, die Umgebungskomponente, die Fehlererkennungskomponente und die Sicherungskomponente, mit Energie versorgen kann. Dies ist insbesondere in Zeiten vorteilhaft, in denen die Solarzellen keinen Strom erzeugen, beispielsweise Nachts.Also, the electronic device may include an energy storage device, such as a capacitor, that can store energy and power the components of the electronic circuit, such as the communication component, the measurement component, the environmental component, the fault detection component, and the fuse component. This is particularly advantageous in times when the solar cells do not generate electricity, for example at night.

Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Photovoltaikanlage mit zumindest zwei parallel geschalteten Strängen, von denen jeder zumindest ein Solarmodul aufweist, und mit einem elektronischen Bauelement zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in der Photovoltaikanlage, wobei das elektronische Bauelement in Serie mit zumindest einem der Solarmodule geschaltet ist und das elektronische Bauelement eine Serienschaltung einer Diode und einer Sicherung aufweist. Die Photovoltaikanlage kann jede der zuvor beschriebenen Verschaltungen und jede der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des elektronischen Bauelements aufweisen.The above object is also achieved by a photovoltaic system with at least two parallel-connected strands, each of which has at least one solar module, and with an electronic device for preventing reverse currents and to protect against overcurrents in the photovoltaic system, wherein the electronic component in series with at least one of the solar modules is connected and the electronic component comprises a series connection of a diode and a fuse. The photovoltaic system may comprise any of the previously described interconnections and any of the previously described embodiments of the electronic device.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden schematischen Figuren erläutert. Es zeigen:The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying schematic figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Strangs einer Photovoltaikanlage; 1 a schematic representation of a strand of a photovoltaic system;

2 eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Strängen einer Photovoltaikanlage; 2 a schematic representation of two parallel-connected strands of a photovoltaic system;

3 eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Strängen einer Photovoltaikanlage gemäß einer ersten Ausführungsform mit jeweils in Reihe zu den Strängen geschalteten elektronischen Bauelementen gemäß einer ersten Ausführungsform; 3 a schematic representation of two parallel-connected strands of a photovoltaic system according to a first embodiment with each connected in series with the strands electronic components according to a first embodiment;

4 eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Strängen einer Photovoltaikanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform mit jeweils in Reihe zu den Strängen geschalteten elektronischen Bauelementen gemäß einer zweiten Ausführungsform; 4 a schematic representation of two parallel-connected strands of a photovoltaic system according to a second embodiment with each connected in series with the strands electronic components according to a second embodiment;

5 eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Stranggruppen einer Photovoltaikanlage gemäß einer dritten Ausführungsform mit jeweils in Reihe zu den Stranggruppen geschalteten elektronischen Bauelementen gemäß der ersten Ausführungsform; 5 a schematic representation of two parallel-connected strand groups of a photovoltaic system according to a third embodiment, each with in series with the strand groups connected electronic components according to the first embodiment;

6 eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Stranggruppen einer Photovoltaikanlage gemäß einer vierten Ausführungsform mit jeweils in Reihe zu den Stranggruppen geschalteten elektronischen Bauelementen gemäß der ersten Ausführungsform; 6 a schematic representation of two parallel-connected strand groups of a photovoltaic system according to a fourth embodiment with each connected in series with the strand groups electronic components according to the first embodiment;

7 eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Strängen einer Photovoltaikanlage gemäß einer fünften Ausführungsform mit in die Stränge hinein geschalteten elektronischen Bauelementen gemäß der zweiten Ausführungsform; 7 a schematic representation of two parallel-connected strands of a photovoltaic system according to a fifth embodiment with strung into the electronic components according to the second embodiment;

8 eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Stranggruppen einer Photovoltaikanlage gemäß einer sechsten Ausführungsform mit jeweils in Reihe zu den Stranggruppen geschalteten elektronischen Bauelementen gemäß einer dritten Ausführungsform; und 8th a schematic representation of two parallel-connected strand groups of a photovoltaic system according to a sixth embodiment, each with a series connected to the strand groups electronic components according to a third embodiment; and

9 schematisch eine Realisierung des elektronischen Bauelements gemäß der dritten Ausführungsform. 9 schematically a realization of the electronic component according to the third embodiment.

3 zeigt eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Strängen 10, 11 einer Photovoltaikanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit jeweils in Reihe zu den Strängen 10, 11 geschalteten elektronischen Bauelementen 31, 32 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der erste Strang 10 weist, wie beispielhaft in 3 dargestellt, vier Solarmodule 1 bis 4 und der zweite Strang 11 weist beispielhaft vier Solarmodule 5 bis 8 auf. Wie durch die Punkte zwischen den Solarmodulen 2 und 3 und den Solarmodulen 6 und 7 in 3 angedeutet, kann jeder der Stränge 10, 11 auch mehr als vier Solarmodule aufweisen. Ebenso ist es jedoch auch denkbar, dass jeder Strang oder einer der Stränge 10, 11 nur ein Solarmodul aufweist. Weiter ist in 3 zu erkennen, dass jedes der Solarmodule 1 bis 8 eine Vielzahl von Solarzellen umfasst, von denen in 3 beispielhaft lediglich vier Solarzellen pro Solarmodul 1 bis 8 gezeigt sind. In 1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Solarzellen 1a bis 1h bezeichnet. Diese Nomenklatur gilt, auch wenn in 3 nicht explizit gezeigt, auch für 3. 3 shows a schematic representation of two parallel strings 10 . 11 a photovoltaic system according to a first embodiment of the present invention, each in series with the strands 10 . 11 switched electronic components 31 . 32 according to a first embodiment of the present invention. The first strand 10 indicates, as exemplified in 3 shown, four solar modules 1 to 4 and the second strand 11 exemplifies four solar modules 5 to 8th on. As by the dots between the solar modules 2 and 3 and the solar modules 6 and 7 in 3 implied, each of the strands 10 . 11 also have more than four solar modules. However, it is also conceivable that each strand or one of the strands 10 . 11 has only one solar module. Next is in 3 to recognize that each of the solar modules 1 to 8th includes a variety of solar cells, of which in 3 For example, only four solar cells per solar module 1 to 8th are shown. In 1 For reasons of clarity, only the solar cells are used 1a to 1h designated. This nomenclature applies, even if in 3 not explicitly shown, even for 3 ,

Beide Stränge 10, 11 sind an ihrem Ende, dem auf positivem Potential der Photovoltaikanlage liegenden Ende, mit einem elektronischen Bauelement 31, 32 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verschaltet. In der ersten Ausführungsform des elektronischen Bauelements 31, 32 ist, in Richtung des in den Solarzellen erzeugten Gleichstroms I10, I11, die Diode vor die Sicherung geschaltet. Da jeder der beiden Stränge 10, 11 an seinem positiven Ende mit einem elektronischen Bauelement 31, 32 gemäß der ersten Ausführungsform verbunden ist, wird der jeweils aus dem anderen Strang stammende Rückstrom in jedem der beiden Stränge 10, 11 vermieden. Dies liegt daran, dass die Diode in dem mit dem ersten Strang 10 verbundenen elektronischen Bauelement 31 nur den in den Solarmodulen 1 bis 4 erzeugten Strom I10 durchlässt und die Diode in dem mit dem zweiten Strang 11 verbundenen elektronischen Bauelement 32 nur den in den Solarmodulen 5 bis 8 erzeugten Strom I11 durchlässt. Die in den jeweiligen Strängen 10, 11 auftretenden, den erzeugten Strömen I10, I11 gegenläufigen Rückströme werden von den Dioden nicht durchgelassen, sondern gesperrt. Dadurch entsteht aus den in den Solarmodulen 1 bis 8 erzeugten Strömen I10, I11, der Summenstrom IS.Both strands 10 . 11 are at their end, the positive potential of the photovoltaic plant lying end, with an electronic component 31 . 32 interconnected according to a first embodiment of the present invention. In the first embodiment of the electronic component 31 . 32 is, in the direction of the direct current generated in the solar cells I 10 , I 11 , the diode connected before the fuse. Because each of the two strands 10 . 11 at its positive end with an electronic component 31 . 32 According to the first embodiment, the return current from the other strand will be in each of the two strands 10 . 11 avoided. This is because the diode is in the one with the first strand 10 connected electronic component 31 only in the solar modules 1 to 4 generated current I 10 passes and the diode in the second strand 11 connected electronic component 32 only in the solar modules 5 to 8th generated current I 11 passes. The in the respective strands 10 . 11 occurring, the generated currents I 10 , I 11 opposing return currents are not passed by the diodes, but locked. This results from the in the solar modules 1 to 8th generated currents I 10 , I 11 , the sum current I S.

Ein durch eine defekte Solarzelle in dem Strang 10 auftretender Überstrom kann dadurch verhindert werden, dass die in dem elektronischen Bauelement 31 vorhandene Sicherung den Strang 10 von dem restlichen Stromkreis der Photovoltaikanlage abtrennt. Ebenso verhindert die Sicherung in dem elektronischen Bauelement 32 einen Überstrom in dem Strang 11, indem sie den Strang 11 von dem übrigen Stromkreis der Photovoltaikanlage abtrennt.A through a defective solar cell in the strand 10 occurring overcurrent can be prevented by that in the electronic component 31 existing fuse the strand 10 separated from the remaining circuit of the photovoltaic system. Likewise, the fuse in the electronic component prevents 32 an overcurrent in the strand 11 by pulling the strand 11 separated from the rest of the circuit of the photovoltaic system.

Gemäß einer in 4 gezeigten zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements ist die Reihenfolge der Anordnung von Diode und Sicherung in den elektronischen Bauelementen 31, 32 vertauscht, so dass in Flussrichtung der in den Solarmodulen 1 bis 8 erzeugten Ströme I10, I11 die Sicherung vor die Diode geschaltet ist. Die elektronischen Bauelemente 31, 32 in 4 sind genauso verschaltet wie die elektronischen Bauelemente 31, 32 in 3 und weisen die gleiche Funktionalität auf, in dem sie Rückströme in den jeweiligen Strang 10, 11, mit dem sie in Reihe geschaltet sind, verhindern. Auf diese Weise wird in 4 eine Parallelschaltung von zwei Strängen einer Photovoltaikanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert.According to a in 4 shown second embodiment of the electronic component according to the invention is the order of arrangement of the diode and fuse in the electronic components 31 . 32 reversed, so that in the flow direction of the solar modules 1 to 8th generated currents I 10 , I 11, the fuse is connected in front of the diode. The electronic components 31 . 32 in 4 are wired as well as the electronic components 31 . 32 in 3 and have the same functionality in that they return currents in the respective strand 10 . 11 with which they are connected in series, prevent. This way will be in 4 a parallel connection of two strands of a photovoltaic system according to a second embodiment illustrated.

Die in den 3 und 4 gezeigten Verschaltungen können beispielsweise dadurch erweitert werden, dass zusätzliche Stränge den beispielhaft gezeigten Strängen 10, 11 parallel geschaltet werden und jeder zusätzliche Strang an seinem positiven Ende mit dem elektronischen Bauteil 31, 32 versehen wird.The in the 3 and 4 For example, interconnections shown can be extended by adding strands to the strands shown by way of example 10 . 11 be connected in parallel and each additional strand at its positive end with the electronic component 31 . 32 is provided.

Soll jedoch die Anzahl der verwendeten elektronischen Bauelemente 31, 32 verringert werden, können die in den 5 und 6 gezeigten Schaltungen verwendet werden. Diese Figuren zeigen eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Stranggruppen 14, 15 einer Photovoltaikanlage gemäß einer dritten und einer vierten Ausführungsform mit jeweils in Reihe zu den Stranggruppen 14, 15 geschalteten elektronischen Bauelementen 31, 32 gemäß der ersten Ausführungsform. In beiden 5 und 6 sind vier Stränge 10 bis 13 parallel zueinander geschaltet. Allerdings sind abweichend zu der genannten Weiterentwicklung der Schaltungen aus 3 und 4, die Stränge 10 bis 13 nicht jeweils mit einem zugehörigen elektronischen Bauelement 31, 32 in Reihe verschaltet. Vielmehr werden jeweils zwei der Stränge 10 bis 13 in Stranggruppen 14, 15 von parallel geschalteten Strängen 10 bis 13 aufgeteilt und zu diesen so gebildeten Stranggruppen 14, 15 wird jeweils ein elektronisches Bauelement 31, 32 in Serie geschaltet.However, should the number of electronic components used 31 . 32 can be reduced in the 5 and 6 shown circuits are used. These figures show a schematic representation of two parallel-connected strand groups 14 . 15 a photovoltaic system according to a third and a fourth embodiment, each in series with the strand groups 14 . 15 switched electronic components 31 . 32 according to the first embodiment. In both 5 and 6 are four strands 10 to 13 connected in parallel. However, deviating from the mentioned further development of the circuits 3 and 4 , the strands 10 to 13 not each with an associated electronic component 31 . 32 interconnected in series. Rather, two of the strands each 10 to 13 in strand groups 14 . 15 of parallel strands 10 to 13 divided and to these thus formed strand groups 14 . 15 each becomes an electronic component 31 . 32 connected in series.

Auf diese Weise werden, wie in den 5 und 6 zu erkennen, die parallel geschalteten Stränge 10, 11 zu einer ersten Stranggruppe 14 verbunden und die parallel geschalteten Stränge 12, 13 zu einer zweiten Stranggruppe 15 verbunden. Die erste Stranggruppe 14 von parallel geschalteten Strängen 10, 11 wird entweder an ihrem positiven Ende (5) oder an ihrem negativen Ende (6) mit dem elektronischen Bauelement 31 gemäß der ersten Ausführungsform in Serie geschaltet. Ebenso wird die zweite Stranggruppe 15 von parallel geschalteten Strängen 12, 13 entweder an ihrem positiven Ende (5) oder an ihrem negative Ende (6) mit dem elektronischen Bauelement 32 gemäß der ersten Ausführungsform in Reihe geschaltet. Diese Anordnung führt dazu, dass in der ersten Stranggruppe 14 Rückströme aus der Stranggruppe 15 verhindert werden. Gleichzeitig werden Rückströme aus dem in der ersten Stranggruppe 14 enthaltenen Strang 11 in den Strang 10 und umgekehrt von dem Strang 10 in den Strang 11 toleriert. Selbiges gilt analog für die zweite Stranggruppe 15 von parallel geschalteten Strängen 12, 13, bei welcher durch das elektronische Bauelement 32 Rückströme aus der ersten Stranggruppe 14 verhindert werden, Rückströme innerhalb der Stranggruppe 15 jedoch zugelassen werden. Durch die in den 5 und 6 gezeigte Verschaltung, wird die Rückstromproblematik deutlich entschärft, da Rückströme nur innerhalb einer Stranggruppe 14, 15 aber nicht zwischen den verschiedenen Stranggruppen 14, 15 auftreten können, da die in dem elektronischen Bauelement 31, 32 enthaltene Diode Ströme von anderen Stranggruppen fernhält.In this way, as in the 5 and 6 to recognize the parallel strands 10 . 11 to a first strand group 14 connected and the parallel strings 12 . 13 to a second strand group 15 connected. The first strand group 14 of parallel strands 10 . 11 is either at its positive end ( 5 ) or at its negative end ( 6 ) with the electronic component 31 connected in series according to the first embodiment. Likewise, the second strand group 15 of parallel strands 12 . 13 either at its positive end ( 5 ) or at its negative end ( 6 ) with the electronic component 32 connected in series according to the first embodiment. This arrangement results in that in the first strand group 14 Return streams from the strand group 15 be prevented. At the same time, the return streams are from the one in the first strand group 14 contained strand 11 in the strand 10 and vice versa from the strand 10 in the strand 11 tolerated. The same applies analogously to the second strand group 15 of parallel strands 12 . 13 in which by the electronic component 32 Return streams from the first strand group 14 be prevented, return currents within the strand group 15 however, be admitted. By in the 5 and 6 shown interconnection, the backflow problem is significantly mitigated because backflow only within a strand group 14 . 15 but not between the different strand groups 14 . 15 can occur as in the electronic component 31 . 32 diode contains currents away from other strand groups.

Wie in 6 dargestellt, muss dass erfindungsgemäße elektronische Bauelement nicht zwangsweise am positiven Ende des Strangs oder der Stränge seriell eingebaut sein. Ebenso kann das erfindungsgemäße Bauelement, wie in 6 dargestellt, an dem negativen Ende seriell eingebaut werden. Auf diese Weise können auch die Schaltungen in den 3 und 4 angepasst werden.As in 6 As shown, electronic component according to the invention need not necessarily be installed in series at the positive end of the strand or strands. Likewise, the device according to the invention, as in 6 shown serially mounted at the negative end become. In this way, the circuits in the 3 and 4 be adjusted.

7 zeigt eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Strängen 10, 11 einer Photovoltaikanlage gemäß einer fünften Ausführungsform mit in die Stränge 10, 11 hinein geschalteten elektronischen Bauelementen 31, 32 gemäß der zweiten Ausführungsform. Gemäß der fünften Ausführungsform der Photovoltaikanlage sind zwei elektronische Bauelemente 31, 32 (die auch durch die erste Ausführungsform des elektronischen Bauelements ersetzt werden können) weder am positiven Ende noch am negativen Ende eines Strangs eingebaut, sondern in den Strang selber eingebaut. Wie aus 7 ersichtlich, ist ein erstes elektronisches Bauelement 31 zwischen zwei Solarmodule 3, 4 des ersten Strangs 10 geschaltet und ist ein zweites elektronisches Bauelement 32 zwischen zwei Solarmodule 7, 8 des zweiten Strangs 11 geschaltet. Auch diese, in 7 gezeigte Verschaltung, verhindert das Auftreten von Rückströmen in den jeweiligen Strängen 10, 11. 7 shows a schematic representation of two parallel strings 10 . 11 a photovoltaic system according to a fifth embodiment with in the strands 10 . 11 integrated electronic components 31 . 32 according to the second embodiment. According to the fifth embodiment of the photovoltaic system are two electronic components 31 . 32 (Which can also be replaced by the first embodiment of the electronic component) installed neither at the positive end nor at the negative end of a strand, but installed in the strand itself. How out 7 can be seen, is a first electronic component 31 between two solar modules 3 . 4 of the first strand 10 switched and is a second electronic component 32 between two solar modules 7 . 8th of the second strand 11 connected. These too, in 7 shown interconnection, prevents the occurrence of backflow in the respective strands 10 . 11 ,

In 8 ist eine schematische Darstellung von zwei parallel geschalteten Stranggruppen 14, 15 einer Photovoltaikanlage gemäß einer sechsten Ausführungsform mit jeweils in Reihe zu den Stranggruppen 14, 15 geschalteten elektronischen Bauelementen 31a, 32a gemäß einer dritten Ausführungsform gezeigt. Wie in 8 zu erkennen, weisen die Bauelemente 31a, 32a gemäß der dritten Ausführungsform pro Bauelement eine Sicherung und zwei Dioden auf. Die Dioden sind zur Verhinderung von Rückstrom in die Stränge 10, 11, 12, 13 seriell zu jedem Strang 10, 11, 12, 13 geschaltet. Zum Schutz vor Überströmen ist es jedoch ausreichend, nur eine Sicherung jeder der Stranggruppen 14, 15 in Serie zu schalten. Die Sicherung des Bauelements 31a kann im Falle eines Überstroms in der zugehörigen Stranggruppe 14, diese Stranggruppe 14 von dem restlichen Stromkreis abtrennen. Ebenso kann die Sicherung des Bauelements 32a im Falle eines Überstroms in der zugehörigen Stranggruppe 15, diese Stranggruppe 15 von dem restlichen Stromkreis abtrennen. Auf diese Weise wird die Anzahl der wartungsintensiven Sicherungen in jedem Bauteil und in der gesamten Photovoltaikanlage reduziert, der Schutz der Stranggruppen 14, 15 vor Überströmen und die Verhinderung von Rückströmen in die Stränge 10, 11, 12, 13 jedoch beibehalten.In 8th is a schematic representation of two parallel strand groups 14 . 15 a photovoltaic system according to a sixth embodiment, each in series with the strand groups 14 . 15 switched electronic components 31a . 32a shown according to a third embodiment. As in 8th To recognize, assign the components 31a . 32a according to the third embodiment per device on a fuse and two diodes. The diodes are to prevent backflow into the strands 10 . 11 . 12 . 13 serial to each strand 10 . 11 . 12 . 13 connected. However, to protect against overflow, it is sufficient to have only one fuse of each of the string groups 14 . 15 to be connected in series. The fuse of the device 31a can in the event of an overcurrent in the associated strand group 14 , this strand group 14 disconnect from the remaining circuit. Likewise, the fuse of the device 32a in the case of an overcurrent in the associated strand group 15 , this strand group 15 disconnect from the remaining circuit. In this way, the number of maintenance-intensive fuses in each component and in the entire photovoltaic system is reduced, protecting the groups of strings 14 . 15 against overflow and the prevention of backflow into the strands 10 . 11 . 12 . 13 but maintained.

9 zeigt eine Realisierung des elektronischen Bauelements gemäß der dritten Ausführungsform, das in ein Y-Kabel 44 eingebaut ist. Das Y-Kabel 44 weist drei Anschlusskabel auf, deren jeweils an den Enden angeordnete Stecker 41, 42, 43 zu den in der Photovoltaikanlage verwendeten Solarmodulen kompatibel sind (insbesondere zu MC4 kompatibel sind). Wird diese Realisierung gemäß 9 in die Photovoltaikanlage gemäß 8 verschaltet, werden die zwei mit den Dioden verbundenen Anschlusskabel über ihre Stecker 42, 43 jeweils mit den komplementären Steckverbindungen der Solarmodule 4 und 8 (und entsprechend auch der Solarmodule 24 und 28) verbunden. Mit Hilfe der in Figur dargestellten Realisierung kann das elektronische Bauelemente gemäß der dritten Ausführungsform, das eine Sicherung und zwei Dioden aufweist, so eingebaut werden, dass die zwei Anschlusskabel über ihre Stecker 42, 43 mit den Strängen 10, 11 der Stranggruppe 14 und das einzelne Anschlusskabel über seinen Stecker 41 mit dem den Stranggruppen 14, 15 gemeinsamen Knotenpunkt (und damit mit der gemeinsamen Leitung) verbunden wird. 9 shows a realization of the electronic component according to the third embodiment, in a Y-cable 44 is installed. The Y-cable 44 has three connection cables, each of which is arranged at the ends of the plug 41 . 42 . 43 are compatible with the solar modules used in the photovoltaic system (especially compatible with MC4). Will this realization according to 9 in the photovoltaic system according to 8th The two connecting cables connected to the diodes are connected via their connectors 42 . 43 each with the complementary connectors of the solar modules 4 and 8th (and accordingly also the solar modules 24 and 28 ) connected. With the aid of the implementation shown in FIG. 1, the electronic component according to the third embodiment, which has a fuse and two diodes, can be installed such that the two connection cables are connected via their connectors 42 . 43 with the strands 10 . 11 the strand group 14 and the single connection cable over its plug 41 with the strand groups 14 . 15 common node (and thus to the common line) is connected.

Die gezeigten Ausführungsformen des elektronischen Bauelements und die schematisch gezeigten Schaltungen einer Photovoltaikanlage (die selbstverständlich nur exemplarisch mit zwei bzw. vier Strängen gezeigt sind, jedoch auch mehr parallel geschaltete Stränge aufweisen können), verringern oder vermeiden durch die in dem elektronischen Bauelement enthaltene Diode Rückströme in den Strängen der Photovoltaikanlage.The illustrated embodiments of the electronic component and the schematically shown circuits of a photovoltaic system (which of course are shown only by way of example with two or four strands, but may also have more strings connected in parallel) reduce or avoid by the diode contained in the electronic component return currents in the strands of the photovoltaic system.

Würde lediglich eine Sicherung verwendet, um die Stränge der Photovoltaikanlage zu sichern, würde zwar bei jeglichem Überschreiten des festgelegten Grenzstromwerts der entsprechende Strang abgetrennt werden, so dass keine Schäden beispielsweise an Solarzellen in dem Strang auftreten könnten. Allerdings könnte dadurch zwar das Überstromproblem gelöst, das Rückstromproblem durch die Sicherungen jedoch nicht beseitigt werden. Auch wenn jeder Strang einzeln durch jeweils eine Sicherung abgesichert wäre, könnte der Rückstrom und damit die Verringerung der Energieerzeugung in der Photovoltaikanlage nicht vermieden werden, sondern nur die Beschädigung der Solarzellen in Folge von unerwartet hohen Strömen durch die Sicherung vermieden werden. Weiterhin wäre bei einer Verwendung einer Sicherung das Problem gegeben, dass bei einem Durchbrennen der Sicherung, das Durchbrennen erkannt werden müsste sowie die durchgebrannte Sicherung lokalisiert und ausgetauscht werden müsste.If only one fuse were used to secure the strands of the photovoltaic system, the corresponding strand would be cut off if the specified limiting current value were exceeded, so that no damage, for example, to solar cells in the strand could occur. However, while this might solve the overcurrent problem, the backflow problem due to the fuses can not be eliminated. Even if each strand would be individually secured by a fuse, the return current and thus the reduction of energy production in the photovoltaic system could not be avoided, but only the damage to the solar cell due to unexpectedly high currents can be avoided by the fuse. Furthermore, when using a fuse would be the problem that would have to be detected when burning through the fuse, the burn as well as the blown fuse located and replaced.

Würde anstelle des elektronischen Bauelements lediglich eine Diode verwendet, die für den von den Solarzellen des dazugehörigen Strangs erzeugten Strom in Durchlassrichtung gepolt ist und für den Rückstrom in Sperrrichtung gepolt ist, könnte zwar der Rückstrom durch die Zellen verringert oder vermieden werden. Jedoch wäre es nicht möglich, dass diese Dioden vollständig von dem übrigen Stromkreis getrennt würden, um einen Schutz vor durch Defekte in dem Strang verursachten Überströmen zu bieten. Eine derartige vollständige Trennung ist jedoch unverzichtbar, damit im Falle eines Defekts im Stromkreis eines Strangs sichergestellt ist, dass es zu keinen weiteren Schäden durch zu hohe Ströme kommen kann.If instead of the electronic component only a diode is used, which is poled in the forward direction for the current generated by the solar cells of the associated strand and poled for reverse current in the reverse direction, although the return current could be reduced or avoided by the cells. However, it would not be possible for these diodes to be completely disconnected from the remainder of the circuit to provide protection against overcurrents caused by defects in the strand. However, such a complete separation is indispensable, so that in case of a defect in the circuit of a strand is ensured that there can be no further damage due to excessive currents.

Das erfindungsgemäße elektronische Bauelement und die erfindungsgemäße Photovoltaikanlage mit dem elektronischen Bauelement bieten jedoch beides, eine Verhinderung von Rückströmen bei einem gleichzeitigen Schutz vor Überströmen in der Photovoltaikanlage.However, the electronic component according to the invention and the photovoltaic system according to the invention with the electronic component offer both, a prevention of reverse currents with a simultaneous protection against overcurrents in the photovoltaic system.

Claims (15)

Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage, die zumindest zwei parallel geschaltete Stränge (10, 11) umfasst, von denen jeder zumindest ein Solarmodul (4, 8) aufweist, wobei das elektronische Bauelement (31, 32) dazu ausgebildet ist, in Serie mit zumindest einem der Solarmodule (4, 8) verschaltet zu werden, und das elektronische Bauelement (31, 32) eine Serienschaltung einer Diode und einer Sicherung aufweist.Electronic component ( 31 . 32 ) to prevent backflow and to protect against overflow in a photovoltaic system, the at least two parallel strands ( 10 . 11 ), each of which comprises at least one solar module ( 4 . 8th ), wherein the electronic component ( 31 . 32 ) is adapted, in series with at least one of the solar modules ( 4 . 8th ), and the electronic component ( 31 . 32 ) has a series connection of a diode and a fuse. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach Anspruch 1, wobei die Diode als eine Shottky-Diode mit geringer Durchlassspannung ausgebildet ist.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing backflow and overcurrent protection in a photovoltaic system according to claim 1, wherein the diode is formed as a low forward voltage Shottky diode. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sicherung als eine Schmelzsicherung ausgebildet ist.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing backflow and for protection against overflow in a photovoltaic system according to claim 1 or 2, wherein the fuse is designed as a fuse. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Diode eine aktive elektronische Schaltung umfasst, die dazu ausgebildet ist, den Stromfluss durch den die aktive elektronische Schaltung aufweisenden Strang (10, 11) wie eine Diode zu steuern.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing reverse currents and for preventing overcurrents in a photovoltaic system according to one of claims 1 to 3, wherein the diode comprises an active electronic circuit which is adapted to control the flow of current through the strand having the active electronic circuit ( 10 . 11 ) how to control a diode. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Diode und die Sicherung in ein Gehäuse eingebaut sind, das zu den an dem Solarmodul (4, 8) angeordneten Anschlusskabeln komplementäre Steckverbindungen aufweist.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing reverse currents and for overcurrent protection in a photovoltaic system according to one of claims 1 to 4, wherein the diode and the fuse are installed in a housing which is similar to those on the solar module ( 4 . 8th ) arranged connecting cables complementary connectors. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Diode und die Sicherung in ein Verbindungskabel (44) eingebaut sind, das Steckverbindungen (41, 42, 43) aufweist, die zu den Steckverbindungen der an den Solarmodulen (4, 8) angeordneten Anschlussdosen komplementär sind.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing reverse currents and for preventing overcurrents in a photovoltaic system according to one of claims 1 to 4, wherein the diode and the fuse are plugged into a connecting cable ( 44 ) are installed, the connectors ( 41 . 42 . 43 ), which leads to the plug connections of the solar modules ( 4 . 8th ) arranged junction boxes are complementary. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das elektronische Bauelement (31, 32) eine elektronische Schaltung umfasst, die dazu ausgebildet ist, aus dem durch den Stromfluss in der Diode auftretenden Spannungsabfall über der Diode, Strom zur Versorgung von weiteren elektronischen Schaltungen zu erzeugen.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing backflow and for protection against overflow in a photovoltaic system according to one of claims 1 to 6, wherein the electronic component ( 31 . 32 ) comprises an electronic circuit configured to generate current for supplying further electronic circuits from the voltage drop across the diode due to the current flow in the diode. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das elektronische Bauelement (31, 32) eine elektronische Schaltung umfasst, die dazu ausgebildet ist, mit Hilfe mindestens einer Solarzelle Strom zur Versorgung von weiteren elektronischen Schaltungen zu erzeugen.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing backflow and for protection against overflow in a photovoltaic system according to one of claims 1 to 6, wherein the electronic component ( 31 . 32 ) comprises an electronic circuit which is designed to generate power for supplying further electronic circuits with the aid of at least one solar cell. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach Anspruch 7 oder 8, wobei die elektronischen Schaltung eine Kommunikationskomponente umfasst, die dazu ausgebildet ist, eine Kommunikation mit weiteren Komponenten der Photovoltaikanlage zu ermöglichen, insbesondere mit einem Überwachungsserver zur Überwachung der Photovoltaikanlage, wobei die Kommunikationskomponente drahtgebunden, insbesondere über vorhandene Stromleitungen, oder drahtlos, insbesondere über ein Wireless Local Area Network oder über Bluetooth, zur Kommunikation mit den weiteren Komponenten verbunden ist.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing backflow and for protection against overcurrents in a photovoltaic system according to claim 7 or 8, wherein the electronic circuit comprises a communication component which is adapted to enable communication with other components of the photovoltaic system, in particular with a monitoring server for monitoring the photovoltaic system , wherein the communication component is connected by wire, in particular via existing power lines, or wirelessly, in particular via a wireless local area network or via Bluetooth, for communication with the further components. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach Anspruch 9, wobei die elektronische Schaltung eine Messkomponente aufweist, die dazu ausgebildet ist, Messwerte für den Strom durch die Sicherung und die Diode zu ermitteln, und die Kommunikationskomponente dazu ausgebildet ist, die Messwerte an die weiteren Komponenten zu übertragen.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing reverse currents and for overcurrent protection in a photovoltaic system as claimed in claim 9, wherein the electronic circuit has a sensing component adapted to detect current sensing values through the fuse and the diode, and the communications component is configured to to transmit the measured values to the other components. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage, nach Anspruch 9 oder 10, wobei die elektronische Schaltung eine Umgebungsmesskomponente aufweist, die dazu ausgebildet ist, Messwerte für Umgebungsgrößen, insbesondere die Umgebungstemperatur und Windgeschwindigkeit, zu ermitteln, und die Kommunikationskomponente dazu ausgebildet ist, die Messwerte an die weiteren Komponenten zu übertragen.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing reverse currents and for overcurrent protection in a photovoltaic system, according to claim 9 or 10, wherein the electronic circuit comprises an environmental measurement component adapted to determine environmental parameter readings, in particular ambient temperature and wind speed, and the communication component thereto is designed to transmit the measured values to the other components. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die elektronische Schaltung eine Fehlererkennungskomponente aufweist, die dazu ausgebildet ist, Fehler in dem Strang, in dem das elektronische Bauelement (31, 32) eingebaut ist oder mit dem das elektronische Bauteil (31, 32) verbunden ist, zu erkennen und die Kommunikationskomponente dazu ausgebildet ist, die erkannten Fehler als Statusmeldungen an die weiteren Komponenten zu übertragen.Electronic component ( 31 . 32 ) to prevent backflow and protection Overflow in a photovoltaic system according to any one of claims 9 to 11, wherein the electronic circuit comprises an error detection component which is adapted to errors in the strand in which the electronic component ( 31 . 32 ) or with which the electronic component ( 31 . 32 ) is recognized, and the communication component is adapted to transmit the detected errors as status messages to the other components. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die elektronische Schaltung eine Sicherungskomponente aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Fehlen von oder Defekte in zumindest einem der Solarmodule (4, 8) zu erkennen und die Kommunikationskomponente derart zu steuern, dass im Falle des Fehlens von oder von Defekten in zumindest einem der Solarmodule (4, 8) keine Kommunikation über die Kommunikationskomponente möglich ist.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing reverse currents and for preventing overcurrents in a photovoltaic system according to one of claims 9 to 12, wherein the electronic circuit has a fuse component which is designed to detect the absence of or defects in at least one of the solar modules ( 4 . 8th ) and to control the communication component in such a way that in the case of the absence of or defects in at least one of the solar modules ( 4 . 8th ) no communication via the communication component is possible. Elektronisches Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in einer Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das elektronische Bauteil eine Energiespeichereinrichtung zur Speicherung von Energie zur Versorgung der Kommunikationskomponente, der Messkomponente, der Umgebungsmesskomponente, der Fehlerkennungskomponente und der Sicherungskomponente mit Energie aufweist.Electronic component ( 31 . 32 ) for preventing backflow and overcurrent protection in a photovoltaic system according to any one of claims 9 to 13, wherein the electronic component includes energy storage means for storing energy for powering the communication component, the measurement component, the environmental measurement component, the fault detection component and the fuse component , Photovoltaikanlage mit zumindest zwei parallel geschalteten Strängen (10, 11), von denen jeder zumindest ein Solarmodul (4, 8) aufweist, und mit einem elektronischen Bauelement (31, 32) zur Verhinderung von Rückströmen und zum Schutz vor Überströmen in der Photovoltaikanlage, wobei das elektronische Bauelement (31, 32) in Serie mit zumindest einem der Solarmodule (4, 8) geschaltet ist und das elektronische Bauelement (31, 32) eine Serienschaltung einer Diode und einer Sicherung aufweist.Photovoltaic system with at least two strings connected in parallel ( 10 . 11 ), each of which has at least one solar module ( 4 . 8th ), and with an electronic component ( 31 . 32 ) to prevent backflow and to protect against overcurrents in the photovoltaic system, wherein the electronic component ( 31 . 32 ) in series with at least one of the solar modules ( 4 . 8th ) and the electronic component ( 31 . 32 ) has a series connection of a diode and a fuse.
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