DE102012218366B3 - Photovoltaic system for creation of electrical direct voltage, has photovoltaic module between definable string input and output, where module is able to be looped, and each remaining string input is connected to associated string output - Google Patents

Photovoltaic system for creation of electrical direct voltage, has photovoltaic module between definable string input and output, where module is able to be looped, and each remaining string input is connected to associated string output Download PDF

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Abstract

The system (10) has a set of photovoltaic modules (12), and a set of strings, where each string is electrically connected in series with another string. A set of connecting devices (14) is provided for each of the set of strings. Each connecting device includes a controllable switching device that is configured such that the associated photovoltaic module between a definable string input and associated string output is able to be looped. Each of remaining string inputs is electrically connected to its associated string output. An independent claim is also included for a photovoltaic module unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Photovoltaik-Anlage nach Anspruch 1, eine Photovoltaik-Moduleinheit nach Anspruch 8 sowie eine Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 10 zum Aufbau einer Photovoltaik-Anlage.The invention relates to a photovoltaic system according to claim 1, a photovoltaic module unit according to claim 8 and a connecting device according to claim 10 for the construction of a photovoltaic system.

Eine Photovoltaik-Anlage umfasst in der Regel eine Mehrzahl von Photovoltaik-Modulen mit Photovoltaik-Zellen bzw. Solarzellen zur Erzeugung einer elektrischen Gleichspannung aus eingestrahltem (Sonnen-)Licht. Die Gleichspannung des Photovoltaik-Moduls kann an Kontakten (Plus-Pol und Minus-Pol) des Photovoltaik-Moduls abgegriffen werden. Regelmäßig sind der Plus-Pol und der Minus-Pol zum Anschluss herstellerseitig mit Anschlusskabeln oder Steckdosen bzw. Steckverbindern mit entsprechenden Anschlusssteckern versehen. Hierbei können eine Reihe von standardisierten Stecksystemen zum Einsatz kommen, zum Beispiel MC4 oder Tyca oder MC3. Je nach Typ liefert ein übliches Photovoltaik-Modul im Betrieb, d. h. bei ausreichender Sonneneinstrahlung, eine Gleichspannung im Bereich von 25 bis 40 Volt (z. B. kristalline Module) oder 60 bis 150 Volt (z. B. Dünnschichtmodule).A photovoltaic system generally comprises a plurality of photovoltaic modules with photovoltaic cells or solar cells for generating a direct electrical voltage from irradiated (solar) light. The DC voltage of the photovoltaic module can be tapped at contacts (plus pole and minus pole) of the photovoltaic module. Regularly, the positive pole and the negative pole to the connection are provided by the manufacturer with connecting cables or sockets or plug connectors with corresponding connection plugs. Here a number of standardized plug-in systems can be used, for example MC4 or Tyca or MC3. Depending on the type, a conventional photovoltaic module delivers during operation, ie. H. with sufficient solar radiation, a DC voltage in the range of 25 to 40 volts (eg crystalline modules) or 60 to 150 volts (eg thin-film modules).

Zum Aufbau einer Photovoltaik-Anlage werden die Photovoltaik-Module jeweils in zur Aufnahme von (Sonnen-)Licht geeigneter Lage angeordnet, z. B. in einem Array. In der Regel ist zumindest eine Gruppe der Photovoltaik-Module (oder sämtliche Module) in einem sogenannten „String” in Reihe zusammengeschaltet. Hierzu ist z. B. jeweils ein Plus-Modulkontakt eines Photovoltaik-Moduls über einen Stringkontaktträger (z. B. Stringverkabelung oder Kontaktschiene) mit einem Minus-Modulkontakt eines benachbarten Photovoltaik-Moduls elektrisch verbunden. Der Stringkontaktträger ist insofern jeweils nur an denjenigen Photovoltaik-Modulen entlang geführt, welche dem String zugeordnet sind. Im Betrieb kann ein String eine Ausgangsspannung von z. B. 600 Volt oder 1000 Volt liefern (derzeitige Systemspannung) und Ströme von ca. 10 Ampere tragen.To build a photovoltaic system, the photovoltaic modules are arranged in each case for receiving (solar) light suitable location, for. In an array. As a rule, at least one group of photovoltaic modules (or all modules) is connected in series in a so-called "string". For this purpose z. For example, a positive module contact of a photovoltaic module is electrically connected via a string contact carrier (eg string cabling or contact rail) to a minus module contact of an adjacent photovoltaic module. The string contact carrier is so far only guided along those photovoltaic modules, which are associated with the string. In operation, a string may have an output voltage of e.g. B. 600 volts or 1000 volts supply (current system voltage) and carry currents of about 10 amps.

Zur Umwandlung von Gleichspannung (DC) zu Wechselspannung (AC) sind bei bekannten Photovoltaik-Anlagen der String mit einem Wechselrichter verbunden. Der Wechselrichter weist hierzu Gleichspannungs-Eingänge (wenigstens ein DC-Plus- und ein DC-Minus-Eingang) zur Einspeisung der Gleichspannung von den Photovoltaik-Modulen auf. Außerdem weist der Wechselrichter wenigstens einen Wechselspannungs-Ausgang (AC-Ausgang, z. B. mit Masse und Phase) zur Ausgabe einer Wechselspannung auf. Eine Photovoltaik-Anlage kann, je nach Größe, eine Mehrzahl von Wechselrichtern umfassen, an welchen jeweils ein oder mehrere Strings angeschlossen sind. Bekannt ist auch, mehrere parallel geschaltete Strings mit einem Eingang eines Wechselrichters zu verbinden.For the conversion of direct current (DC) to alternating voltage (AC), the string is connected to an inverter in known photovoltaic systems. The inverter has for this purpose DC inputs (at least one DC plus and one DC minus input) for feeding the DC voltage from the photovoltaic modules. In addition, the inverter has at least one AC output (AC output, eg with ground and phase) for outputting an AC voltage. Depending on its size, a photovoltaic system may comprise a plurality of inverters to which one or more strings are respectively connected. It is also known to connect several parallel-connected strings with an input of an inverter.

Eine optimale Umwandlung wird mit dem Wechselrichter erzielt, wenn die über die Gleichspannungs-Eingänge eingespeiste Leistung in einem für den Wechselrichter charakteristischen Wertebereich liegt. Insbesondere arbeitet ein Wechselrichter dann effektiv, wenn die an dem Gleichspannungs-Eingang anliegende Spannung einen bestimmten Mindestwert erreicht oder übersteigt und einen bestimmten Maximalwert nicht überschreitet, d. h. innerhalb eines durch Kenngrößen des Wechselrichters vorgegebenen Arbeitsbereich liegt.Optimal conversion is achieved with the inverter when the power fed through the DC inputs is within a characteristic range of the inverter. In particular, an inverter effectively operates when the voltage applied to the DC input voltage reaches or exceeds a certain minimum value and does not exceed a certain maximum value, i. H. is within a specified by parameters of the inverter work area.

Bei den bekannten Photovoltaik-Anlagen kann sich das Problem ergeben, dass die einzelnen Photovoltaik-Module im Betrieb nicht dieselbe Ausgangsspannung liefern. Dies kann eine Vielzahl von Ursachen haben, z. B. Alterung einer Zelle, Verschattung einzelner Zellen, Beschädigung oder Defekt einer Zelle, Kurzschluss innerhalb des Photovoltaik-Moduls bzw. Kurzschluss in dessen Verschaltung. Der String, in welchen das jeweilige Modul geschaltet ist, liefert dann u. U. nicht die erwünschte oder nicht die erwartete Spannung oder liefert eine von einer Idealspannung abweichende Spannung. Dies kann dazu führen, dass ein Wechselrichter nicht mit optimalen oder sogar mit für seinen Betrieb ungeeigneten Gleichspannungen versorgt wird. Dadurch kann sich die Ausgangsleistung und somit die Rentabilität der Photovoltaik-Anlage erheblich verschlechtern.In the known photovoltaic systems, the problem may arise that the individual photovoltaic modules do not deliver the same output voltage during operation. This can have a variety of causes, eg. B. aging of a cell, shading of individual cells, damage or defect of a cell, short circuit within the photovoltaic module or short circuit in its interconnection. The string into which the respective module is connected then supplies u. U. not the desired or expected voltage or supplies a voltage different from an ideal voltage. This can result in an inverter not being supplied with optimum DC voltages or even DC voltages which are unsuitable for its operation. As a result, the output power and thus the profitability of the photovoltaic system can deteriorate considerably.

Vor diesem Hintergrund sind im Stand der Technik verschiedene Ansätze zur Leistungsoptimierung bekannt. So ist beispielsweise in der DE 100 61 724 A1 eine Photovoltaik-Anlage mit einer Mehrzahl Photovoltaik-Modulen und einer Mehrzahl von Wechselrichtern beschrieben. Dabei sind Schaltelemente vorgesehen, mittels welchen in Abhängigkeit der an den Eingängen einzelner Wechselrichtern anliegenden Leistung eine variable Zahl von Photovoltaik-Modulen parallel auf den jeweiligen Eingang geschaltet werden können. In der EP 2355170 A2 ist eine variable Zuschaltung von Photovoltaik-Modulen auf alle oder nur einen Teil der Wechselrichter beschrieben. Die Verschaltung erfolgt dabei derart, dass die Eingangsspannung an den jeweiligen Wechselrichtern in einem bestimmten, optimalen Bereich liegt.Against this background, various approaches for optimizing performance are known in the prior art. For example, in the DE 100 61 724 A1 a photovoltaic system with a plurality of photovoltaic modules and a plurality of inverters described. In this case, switching elements are provided, by means of which, depending on the power applied to the inputs of individual inverters power a variable number of photovoltaic modules can be connected in parallel to the respective input. In the EP 2355170 A2 is a variable connection of photovoltaic modules to all or only part of the inverter described. The interconnection takes place in such a way that the input voltage to the respective inverters is within a certain, optimal range.

Bei diesen Ansätzen sind jeweils sämtliche Photovoltaik-Module einzeln mit einer zentralen Schalt- und Steuereinheit verbunden. Dies macht eine große Zahl von Kabelverbindungen erforderlich und führt zu erheblichen Kabellängen bei der Verkabelung der Photovoltaik-Anlage und damit zu unerwünschten Leistungsverlusten. In der zentralen Einheit sind außerdem eine große Zahl von Leistungsschaltern und weitere Steuerelektronik verbaut. Die Abwärme der auf engem Raum angeordneten Bauteile kann zu einer starken Erwärmung und schließlich zur Schädigung der Bauteile führen. Die große Schaltungskomplexität und die große Zahl von Schalteinrichtungen in den zentralen Einheiten erhöht die Ausfallwahrscheinlichkeit der Einheit und macht eine Wartung aufwändig.In these approaches, all photovoltaic modules are individually connected to a central switching and control unit. This requires a large number of cable connections and leads to considerable cable lengths in the wiring of the photovoltaic system and thus to undesirable power losses. The central unit also has a large number of circuit breakers and other control electronics installed. The Waste heat of the components arranged in a confined space can lead to severe heating and ultimately damage to the components. The large circuit complexity and the large number of switching devices in the central units increases the probability of failure of the unit and makes maintenance expensive.

Aus der nachveröffentlichten DE 10 2011 084 167 A1 ist eine ein Schaltsystem umfassende Photovoltaikanlage bekannt, mit welcher eine höhere Effektivität und eine gleichmäßigere Auslastung der Konverter der Anlage erzielt werden soll.From the post-published DE 10 2011 084 167 A1 is a switching system comprising a photovoltaic system known, with which a higher efficiency and a more uniform utilization of the converter of the system should be achieved.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer Photovoltaik-Anlage eine Leistungsoptimierung zu ermöglichen und die mit großen Kabellängen und komplexer Leistungselektronik verbundenen Probleme zu vermeiden.The object of the present invention is to enable performance optimization in a photovoltaic system and to avoid the problems associated with long cable lengths and complex power electronics.

Diese Aufgabe wird durch eine Photovoltaik-Anlage gemäß Anspruch 1 gelöst, welche eine (größere) Vielzahl von Photovoltaik-Modulen sowie eine (kleinere) Mehrzahl von Strings aufweist, wobei in jedem String zumindest eine Gruppe der Photovoltaik-Module über jeweilige Stringkontaktträger in Reihenschaltung miteinander elektrisch verbindbar sind.This object is achieved by a photovoltaic system according to claim 1, which has a (larger) plurality of photovoltaic modules and a (smaller) plurality of strings, wherein in each string at least one group of photovoltaic modules via respective string contact carriers in series with each other are electrically connected.

Erfindungsgemäß ist für jedes Photovoltaik-Modul jeweils gerade eine zugeordnete Verbindungsvorrichtung vorgesehen, welche über Modulkontakte mit dem Photovoltaik-Modul zum Abgriff dessen elektrischer Leistung elektrisch verbunden ist. Dabei weist jede Verbindungsvorrichtung für jeden String jeweils einen zugeordneten String-Eingang für den jeweiligen Stringkontaktträger und jeweils einen dem String-Eingang zugeordneten String-Ausgang für den jeweiligen Stringkontaktträger auf. Ferner umfasst jede Verbindungsvorrichtung eine steuerbare Schalteinrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass das zugeordnete Photovoltaik-Modul zwischen einen auswählbaren String-Eingang und den zugeordneten String-Ausgang eingeschleift werden kann, wobei die übrigen String-Eingänge jeweils direkt mit ihrem zugeordneten String-Ausgang elektrisch verbindbar sind, insbesondere unmittelbar leitend verbunden oder durch die Verbindungsvorrichtung kurzgeschlossen werden können.According to the invention, for each photovoltaic module in each case just one associated connecting device is provided, which is electrically connected via module contacts with the photovoltaic module for tapping its electrical power. In this case, each connection device for each string has an associated string input for the respective string contact carrier and in each case one string output assigned to the string input for the respective string contact carrier. Furthermore, each connection device comprises a controllable switching device, which is designed such that the associated photovoltaic module can be looped between a selectable string input and the associated string output, wherein the remaining string inputs each directly with their associated string output electrically can be connected, in particular directly connected conductively or can be short-circuited by the connecting device.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage ist jede Verbindungsvorrichtung gerade einem einzigen Photovoltaik-Modul zugeordnet und für jedes Photovoltaik-Modul eine Verbindungsvorrichtung vorgesehen. Die Photovoltaik-Module sind z. B. wie eingangs beschrieben angeordnet, wobei vorzugsweise jede Verbindungsvorrichtung unmittelbar am oder im Bereich des jeweils zugeordneten Photovoltaik-Moduls angeordnet ist. An jedem Photovoltaik-Modul sind daher jeweils Stringkontaktträger für sämtliche Strings entlanggeführt, wobei jeweils die zugeordnete Verbindungsvorrichtung des entsprechenden Photovoltaik-Moduls in die Strings eingeschleift ist.In the system according to the invention, each connection device is just assigned to a single photovoltaic module and a connecting device is provided for each photovoltaic module. The photovoltaic modules are z. B. arranged as described above, wherein preferably each connecting device is arranged directly on or in the region of the respective associated photovoltaic module. At each photovoltaic module, therefore, each string contact carrier for all strings are guided along, in each case the associated connection device of the corresponding photovoltaic module is looped into the strings.

Über die Verbindungsvorrichtung kann das jeweilige Photovoltaik-Modul wahlweise in jeden der Strings der Photovoltaik-Anlage elektrisch eingeschleift werden. Dadurch ist die Zahl der in einem String in Reihe geschalteten Photovoltaik-Module veränderbar. Insofern kann die Länge eines jeden Strings variiert werden. Dies ermöglicht es, die über den jeweiligen String bereitgestellte Leistung auf den optimalen Arbeitsbereich des Wechselrichters abzustimmen, an welchem der String angeschlossen ist. Insbesondere kann die zwischen Anfangspunkt und Endpunkt eines Strings bereitgestellte Spannung durch Einschleifen einer unterschiedlichen Anzahl von Photovoltaik-Modulen beeinflusst werden. Die Verbindung zwischen Photovoltaik-Modul und Verbindungsvorrichtung kann mit kurzen Leiterlängen ausgeführt sein, da die Verbindungsvorrichtung am oder im Bereich des Photovoltaik-Moduls angeordnet werden kann. Dadurch können Kabelverluste im Vergleich zu bekannten Leistungsoptimierern mit zentralen Schalteinrichtungen reduziert werden. Jede Verbindungsvorrichtung benötigt nur eine vergleichsweise kleine Anzahl von Schaltelementen, da jeweils nur ein Photovoltaik-Modul in die durchgeführten Strings eingeschleift werden muss. Die Verbindungsvorrichtungen weisen somit eine vergleichsweise geringe Schaltungskomplexität auf, wodurch ein geringerer Wartungs- und Reparaturaufwand erzielt werden kann.About the connection device, the respective photovoltaic module can be optionally electrically connected in each of the strings of the photovoltaic system. This makes it possible to change the number of photovoltaic modules connected in series in a string. In this respect, the length of each string can be varied. This makes it possible to tune the power provided by the respective string to the optimum working range of the inverter to which the string is connected. In particular, the voltage provided between the starting point and end point of a string can be influenced by looping in a different number of photovoltaic modules. The connection between the photovoltaic module and the connection device can be designed with short conductor lengths, since the connection device can be arranged on or in the region of the photovoltaic module. As a result, cable losses can be reduced compared to known power optimizers with central switching devices. Each connection device requires only a comparatively small number of switching elements, since in each case only one photovoltaic module must be looped into the strings performed. The connecting devices thus have a comparatively low circuit complexity, whereby a lower maintenance and repair costs can be achieved.

Die Schalteinrichtung ist in mindestens eine der Anzahl der anzuschließenden Strings entsprechenden Zahl von Schaltstellungen schaltbar, wobei jeweils eine Schaltstellung dem Einschleifen des Photovoltaik-Moduls in einen der Strings entspricht. Ein Photovoltaik-Modul wird in einen vorgebbaren String insbesondere dadurch eingeschleift, dass in der Verbindungsvorrichtung ein Modulkontakt zum Photovoltaik-Modul mit dem jeweils ausgewählten String-Eingang und der andere Modulkontakt mit dem zugeordneten String-Ausgang elektrisch verbunden ist.The switching device is switchable into at least one of the number of strings to be connected corresponding number of switching positions, each one switching position corresponds to the grinding of the photovoltaic module in one of the strings. A photovoltaic module is looped into a predeterminable string, in particular in that in the connecting device, one module contact to the photovoltaic module is electrically connected to the respectively selected string input and the other module contact is electrically connected to the associated string output.

Um die Strings bei der Photovoltaik-Anlage an sämtlichen Verbindungsvorrichtungen für die jeweiligen Photovoltaik-Module entlangzuführen, können die Stringkontaktträger sämtlicher Strings beispielsweise zu einem Kabelstrang zusammengefasst sein.In order to guide the strings in the photovoltaic system along all the connection devices for the respective photovoltaic modules, the string contact carriers of all the strings can, for example, be combined to form a cable strand.

Selbstverständlich kann die Photovoltaik-Anlage weitere Einheiten umfassen, z. B. einen oder mehrere Wechselrichter mit jeweils wenigsten einem DC-Anschlusspaar zum Anschluss von wenigstens einem String.Of course, the photovoltaic system may include other units, eg. B. one or more inverters each having at least one DC connection pair for connecting at least one string.

Zur weiteren Ausgestaltung weist jede Verbindungsvorrichtung eine Steuereinheit zum Ansteuern der jeweiligen Schalteinrichtung auf. Somit kann eine dezentrale Steuerung des Schaltzustandes erfolgen. For further embodiment, each connection device has a control unit for controlling the respective switching device. Thus, a decentralized control of the switching state can take place.

Vorzugsweise umfasst jede Verbindungsvorrichtung eine Kommunikationsschnittstelle, über welche sie (sowie die anderen Verbindungsvorrichtungen der Photovoltaik-Anlage) mit einer (zentralen) Kontrolleinheit verbunden sind. Diese (zentrale) Kontrolleinheit kann wiederum eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit den Verbindungsvorrichtungen aufweisen. Die Kontrolleinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, Steuersignale zur Ansteuerung der Schalteinrichtungen der Verbindungsvorrichtungen abzugeben.Preferably, each connection device comprises a communication interface via which they (as well as the other connection devices of the photovoltaic system) are connected to a (central) control unit. This (central) control unit can in turn have a communication interface for communication with the connection devices. The control unit is preferably designed to output control signals for actuating the switching devices of the connection devices.

Die Kontrolleinheit dient erfindungsgemäß nur zur Steuerung und Überwachung der Photovoltaik-Anlage. Die von der Photovoltaik-Anlage erzeugte Leistung wird jedoch nicht durch die zentrale Kontrolleinheit geführt, sondern mittels der Strings geleitet. Die eingangs beschriebenen negativen Einflüsse z. B. der Abwärme der Leistungselektronik auf die Steuerelektronik können daher vermieden werden.The control unit is used according to the invention only for controlling and monitoring the photovoltaic system. However, the power generated by the photovoltaic system is not passed through the central control unit, but passed through the strings. The negative influences described above z. B. the waste heat of the power electronics to the control electronics can therefore be avoided.

Die genannte Steuereinheit einer jeden Verbindungsvorrichtung ist insbesondere zur Kommunikation mit der zentralen Kontrolleinheit über die jeweilige Kommunikationsschnittstelle ausgebildet. Über diese Kommunikationsschnittstelle können Schaltsignale zur Vorgabe eines Schaltzustandes übertragen werden. Die Verbindungsvorrichtung weist vorzugsweise zumindest einen Bus-Zugang zur Verbindung mit einem Datenbus auf. Hierfür kann ein kabelbasiertes Bus-System zum Einsatz kommen, beispielsweise nach gängigem technischen Standard wie CAN, RS485, RS422 oder Ähnliches. Die Kommunikationsschnittstelle kann jedoch auch zur drahtlosen Kommunikation ausgebildet sein und hierzu beispielsweise einen M2M(„machine-to-machine”)-Kommunikationschip aufweisen.The named control unit of each connection device is designed in particular for communication with the central control unit via the respective communication interface. Switching signals for specifying a switching state can be transmitted via this communication interface. The connection device preferably has at least one bus access for connection to a data bus. For this purpose, a cable-based bus system can be used, for example, according to common technical standards such as CAN, RS485, RS422 or the like. However, the communication interface can also be designed for wireless communication and, for example, have an M2M ("machine-to-machine") communication chip for this purpose.

Außerdem können Einrichtungen nach den Standards GPRS, UMTS oder Ähnliches zum Einsatz kommen. Denkbar ist auch, dass die Kommunikationsschnittstelle als Bluetooth-Schnittstelle oder WLAN-Schnittstelle ausgebildet ist.In addition, devices according to the standards GPRS, UMTS or the like can be used. It is also conceivable that the communication interface is designed as a Bluetooth interface or WLAN interface.

Vorzugsweise ist für die Photovoltaik-Anlage ein Bus-Strang vorgesehen, welcher über die jeweiligen Kommunikationsschnittstellen nacheinander durch die Verbindungsvorrichtungen durchgeschleift ist. Hierzu weist jede Verbindungsvorrichtung insbesondere einen oder mehrere Bus-Eingänge und einen oder mehrere jeweils zugeordnete Bus-Ausgänge auf. Diese Ein- und Ausgänge sind vorzugsweise mit entsprechenden Steckverbindungsmitteln ausgestattet. Der Bus-Strang kann gemeinsam mit einem die Stringkontaktträger zusammenfassenden Kabelstrang verlaufen oder in diesen Strang integriert sein.Preferably, a bus line is provided for the photovoltaic system, which is looped through the respective communication interfaces successively through the connecting devices. For this purpose, each connection device has in particular one or more bus inputs and one or more respectively assigned bus outputs. These inputs and outputs are preferably equipped with appropriate connector means. The bus leg can run together with a cable string summarizing the string contact carrier or be integrated in this strand.

Der durchgeschleifte Bus-Strang kann gleichzeitig zur Spannungsversorgung für die elektronischen Bauteile der Verbindungsvorrichtung (Schalteinrichtung, ggf. Steuereinrichtung ggf. Messeinrichtung usw.) dienen.The looped-through bus strand can simultaneously serve for the power supply for the electronic components of the connection device (switching device, possibly control device if necessary, measuring device, etc.).

Zur weiteren Ausgestaltung weist die Verbindungsvorrichtung jeweils eine Messeinrichtung auf, welche derart ausgebildet ist, dass die Lastspannung des zugeordneten Photovoltaik-Moduls und/oder der Laststrom durch das zugeordnete Photovoltaik-Modul im Betrieb der Photovoltaik-Anlage messbar ist. Dadurch können die für die Leistung des jeweiligen Photovoltaik-Moduls maßgeblichen elektrischen Kenngrößen gewonnen werden. Die Schalteinrichtung der verschiedenen Verbindungsvorrichtungen können dann derart angesteuert werden, dass möglichst viele Strings der Anlage eine für die Einspeisung in jeweilige Wechselrichter optimale Ausgangsspannung bzw. optimalen Ausgangsstrom bereitstellen.For further embodiment, the connecting device in each case has a measuring device which is designed such that the load voltage of the associated photovoltaic module and / or the load current through the associated photovoltaic module during operation of the photovoltaic system can be measured. As a result, the relevant for the performance of each photovoltaic module electrical parameters can be obtained. The switching device of the various connecting devices can then be controlled in such a way that as many strings of the system as possible provide an optimum output voltage or optimum output current for feeding into respective inverters.

Vorzugsweise ist die Messeinrichtung ansteuerbar ausgebildet, wobei die Ansteuerung insbesondere durch die Steuereinrichtung erfolgt. Denkbar ist eine Ausgestaltung derart, dass die Steuereinrichtung über die jeweilige Kommunikationsschnittstelle ein Steuersignal empfängt und die Messeinrichtung zur Durchführung einer Messung ansteuert. Die Messergebnisse können über die Kommunikationsschnittstelle an die (zentrale) Kontrolleinheit übermittelt werden. Diese kann eine Recheneinheit aufweisen, welche aus den Messwerten optimale Schaltzustände der Schalteinrichtungen der verschiedenen Verbindungsvorrichtungen ermittelt. Die Kontrolleinheit kann dann entsprechende Schaltsignale über die Kommunikationsschnittstelle an die Verbindungsvorrichtungen übertragen, welche die gewünschte Verschaltung herstellen.Preferably, the measuring device is designed to be controllable, wherein the control is effected in particular by the control device. An embodiment is conceivable such that the control device receives a control signal via the respective communication interface and activates the measuring device for carrying out a measurement. The measurement results can be transmitted via the communication interface to the (central) control unit. This can have a computing unit which determines optimal switching states of the switching devices of the various connection devices from the measured values. The control unit can then transmit corresponding switching signals via the communication interface to the connecting devices which produce the desired interconnection.

Durch die Messung von Lastspannung und Laststrom können zuverlässige Aussagen über die Leistung des jeweiligen Photovoltaik-Moduls gemacht werden. Denkbar ist auch, dass die Messeinrichtung zur Messung eines Lastwiderstandes des Photovoltaik-Moduls ausgebildet ist. Mit Lastmessungen kann ein verschattetes oder defektes Modul zuverlässiger erkannt werden, als dies mit der Messung beispielsweise eines Kurzschlussstromes oder einer Leerlaufspannung des Photovoltaik-Moduls der Fall ist. Gängige Photovoltaik-Module weisen oftmals eine oder mehrere Bypass-Dioden auf, welche parallel zu Zellen oder Gruppen von Zellen oder zu den Spannungsabgriffen des Photovoltaik-Moduls geschaltet sind (z. B. um in an sich bekannter Weise unerwünschte Rückströme durch die Zellen bzw. das Modul zu vermeiden und um verschattete Zellen oder Module kurzzuschließen). Die Bypass-Dioden können jedoch eine Messung von Kurzschlussstrom durch ein Photovoltaik-Modul verfälschen.By measuring load voltage and load current, it is possible to make reliable statements about the performance of the respective photovoltaic module. It is also conceivable that the measuring device is designed to measure a load resistance of the photovoltaic module. With load measurements, a shaded or defective module can be detected more reliably than is the case with the measurement of, for example, a short-circuit current or an open-circuit voltage of the photovoltaic module. Common photovoltaic modules often have one or more bypass diodes which are connected in parallel with cells or groups of cells or with the voltage taps of the photovoltaic module (eg, in order to reverse unwanted currents through the cells in a manner known per se or to avoid the module and to short-circuit shaded cells or modules). However, the bypass diodes may distort a measurement of short-circuit current through a photovoltaic module.

Die Messung der Lastgrößen (Laststrom, Lastspannung, Lastwiderstand, ...) kann dadurch erreicht werden, dass das jeweilige Photovoltaik-Modul über einen (vorzugsweise kleinen) Shunt-Widerstand (z. B. 0,01 Ohm) in einen vorgebbaren String eingeschleift wird und der Spannungsabfall über den Shunt-Widerstand gemessen wird. Der Laststrom kann dann beispielsweise über den Spannungsabfall am Shunt-Widerstand bestimmt werden. Die Lastspannung kann z. B. bei einem eingeschleiften Photovoltaik-Modul an dessen Modulkontakten abgegriffen werden. Für gewisse Anwendungen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Messeinrichtung zur Messung von Leerlaufspannung und/oder Leerlaufstrom des jeweiligen Photovoltaik-Moduls ausgebildet ist. Der Shunt-Widerstand kann als separates Bauteil ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch auch, dass der Shunt-Widerstand von einem definierten Kabelabschnitt bereitgestellt wird. Es kann z. B. ein Abschnitt des zur Verbindung mit dem Photovoltaik-Modul dienenden Kabels als Shunt-Widerstand verwendet werden.The measurement of the load variables (load current, load voltage, load resistance, etc.) can be achieved by looping the respective photovoltaic module into a predeterminable string via a (preferably small) shunt resistor (eg 0.01 Ohm) and the voltage drop across the shunt resistor is measured. The load current can then be determined, for example, via the voltage drop across the shunt resistor. The load voltage can z. B. at a looped photovoltaic module are tapped at the module contacts. For certain applications, however, it may also be advantageous if the measuring device is designed to measure open-circuit voltage and / or no-load current of the respective photovoltaic module. The shunt resistor may be formed as a separate component. However, it is also conceivable that the shunt resistor is provided by a defined cable section. It can, for. For example, a portion of the cable used to connect to the photovoltaic module may be used as a shunt resistor.

Ein besonders einfacher Aufbau einer Photovoltaik-Anlage wird dadurch ermöglichst, dass jede Verbindungsvorrichtung zwischen ihren String-Eingängen und den String-Ausgängen einen Kontaktträgerabschnitt (beispielsweise Kabelstrang) derart aufweist, dass durch Verbinden der String-Ausgänge einer Verbindungsvorrichtung mit den String-Eingängen einer weiteren Verbindungsvorrichtung die Stringkontaktträger der verschiedenen Strings bereitgestellt werden. Vorzugsweise sind für die String-Eingänge Steckermittel (Steckerteil oder Steckerbuchse) und für die String-Ausgänge jeweils zugeordnete Steckermittel (d. h. Steckerbuchse oder Steckerteil) vorgesehen. Dann können die Strings (bzw. die durchgeschleiften String-Kontaktträger) auf einfache Weise dadurch bereitgestellt werden, dass jeweils benachbarte Verbindungsvorrichtungen zusammengesteckt werden.A particularly simple construction of a photovoltaic system is made possible by the fact that each connecting device between its string inputs and the string outputs has a contact carrier section (for example a cable strand) such that by connecting the string outputs of one connecting device to the string inputs of another Connection device, the string contact carrier of the various strings are provided. Preferably plug means (plug part or plug socket) and for the string outputs respectively assigned plug means (ie plug socket or plug part) are provided for the string inputs. Then, the strings (or the loop-through string contact carriers) can be provided in a simple manner by respectively connecting adjacent connection devices.

Vorzugsweise weist jede Verbindungsvorrichtung ein Gehäuse auf, in welches elektrisch funktionale Einheiten (Schalteinrichtung, Steuereinheit, oder Messeinrichtung) eingefasst sind. Das Gehäuse einer Verbindungsvorrichtung kann an dem jeweils zugeordneten Photovoltaik-Modul angeordnet sein. Beispielsweise kann das Gehäuse verbunden mit einem Rahmengehäuse oder Rahmenabschnitt des Photovoltaik-Moduls ausgebildet sein. Insbesondere kann das Gehäuse der Verbindungsvorrichtung an der der optisch aktiven Seite abgewandten Rückseite des Photovoltaik-Moduls angeordnet sein. Derartige Ausgestaltungen ermöglichen auf einfache Weise den Aufbau einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage. Hierzu werden die fertigen Verbundeinheiten aus Photovoltaik-Modul und Verbindungsvorrichtungen aufgestellt und jeweils String-Eingänge und String-Ausgänge benachbarter Verbindungsvorrichtungen elektrisch verbunden, z. B. mittels der angesprochenen Kontaktträgerabschnitte. Eine frei verlaufende Kabelverbindung von Photovoltaik-Modulen kann dadurch vermieden werden, da die jeweilige Kontaktierung des Photovoltaik-Moduls zu der Verbindungsvorrichtung über das mit dem Photovoltaik-Modul verbundene Gehäuse erfolgen kann.Preferably, each connecting device has a housing, in which electrically functional units (switching device, control unit, or measuring device) are enclosed. The housing of a connecting device can be arranged on the respective associated photovoltaic module. For example, the housing may be formed connected to a frame housing or frame portion of the photovoltaic module. In particular, the housing of the connection device can be arranged on the rear side of the photovoltaic module facing away from the optically active side. Such embodiments allow the structure of a photovoltaic system according to the invention in a simple manner. For this purpose, the finished composite units of photovoltaic module and connecting devices are set up and each string inputs and string outputs of adjacent connecting devices electrically connected, z. B. by means of the addressed contact carrier sections. A freely extending cable connection of photovoltaic modules can thereby be avoided since the respective contacting of the photovoltaic module to the connecting device can take place via the housing connected to the photovoltaic module.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch eine Photovoltaik-Moduleinheit gelöst, welche ein Photovoltaik-Modul und eine Verbindungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben umfasst. Die Verbindungsvorrichtung ist über Modulkontakte mit dem Photovoltaik-Modul elektrisch verbunden, und weist eine Mehrzahl von String-Eingängen und für jeden String-Eingang einen zugeordneten String-Ausgang auf. Ferner weist die Verbindungsvorrichtung, wie erläutert, eine steuerbare Schalteinrichtung auf, welche derart ausgebildet ist, dass das Photovoltaik-Modul wahlweise zwischen einen vorgebbaren String-Eingang und den zugeordneten String-Ausgang eingeschleift werden kann und die übrigen String-Eingänge jeweils mit ihrem zugeordneten String-Ausgang elektrisch verbindbar sind, insbesondere durch die Verbindungsvorrichtung kurzgeschlossen werden können. Solche Photovoltaik-Moduleinheiten ermöglichen auf einfache Weise den Aufbau einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage. Hierzu müssen lediglich jeweils die String-Eingänge (der Verbindungsvorrichtung) einer Moduleinheit mit den String-Ausgängen (der Verbindungsvorrichtung) einer jeweils weiteren Moduleinheit verbunden werden.The object set out above is also achieved by a photovoltaic module unit which comprises a photovoltaic module and a connection device as described above. The connection device is electrically connected via module contacts to the photovoltaic module, and has a plurality of string inputs and an associated string output for each string input. Furthermore, as explained, the connecting device has a controllable switching device which is designed in such a way that the photovoltaic module can optionally be looped in between a predefinable string input and the associated string output and the remaining string inputs in each case with their associated string Output are electrically connected, in particular can be short-circuited by the connecting device. Such photovoltaic module units allow the structure of a photovoltaic system according to the invention in a simple manner. For this purpose, only the string inputs (the connection device) of a module unit with the string outputs (the connection device) of a respective further module unit need only be connected.

Weitere Ausgestaltungen für die Photovoltaik-Moduleinheit ergeben sich durch die für die Photovoltaik-Anlage beschriebenen Maßnahmen. So weist die Verbindungsvorrichtung vorzugsweise Steuereinheit und/oder eine Kommunikationsschnittstelle und/oder eine Messeinrichtung wie oben beschrieben auf. Auch kann die Verbindungsvorrichtung zwischen ihren String-Eingängen und ihren String-Ausgängen einen Kontaktträgerabschnitt (z. B. Kabelstrangabschnitt) aufweisen, so dass durch Verbinden mehrerer Photovoltaik-Moduleinheiten eine Mehrzahl von durch die Photovoltaik-Moduleinheiten durchgeführten Stringkontaktträgern für eine entsprechende Anzahl von Strings gebildet wird. Vorteilhaft ist insbesondere, wenn die Verbindungsvorrichtung der Photovoltaik-Moduleinheit einen Bus-Eingang und einen Bus-Ausgang zum Durchschleifen eines (Datenkommunikations-)Busses aufweist. Über den Bus kann durch Übertragung entsprechender Steuersignale die Schalteinrichtung der Verbindungsvorrichtung gesteuert werden und ggf. Messergebnisse der Messeinrichtung zu einer Kontrolleinheit übermittelt werden.Further configurations for the photovoltaic module unit result from the measures described for the photovoltaic system. Thus, the connection device preferably has a control unit and / or a communication interface and / or a measuring device as described above. Also, the connection device between its string inputs and its string outputs may comprise a contact carrier portion (eg, harness portion) so that by connecting a plurality of photovoltaic module units, a plurality of string contact carriers made by the photovoltaic module units are formed for a corresponding number of strings becomes. It is particularly advantageous if the connection device of the photovoltaic module has a bus input and a bus output for looping through a (data communication) bus. The switching device of the connecting device can be controlled via the bus by transmitting corresponding control signals and, if necessary, measuring results of the Measuring device to be transmitted to a control unit.

Eine kompakte Photovoltaik-Moduleinheit kann dadurch erzielt werden, dass die Verbindungsvorrichtung ein an dem Photovoltaik-Modul angeordnetes Gehäuse aufweist, und dass die String-Eingänge und String-Ausgänge an einem das Photovoltaik-Modul begrenzenden Rahmenelement oder Gehäuseelement angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, auf Verkabelungen zwischen verschiedenen Photovoltaik-Modulen zu verzichten. Vorzugsweise sind die String-Eingänge und String-Ausgänge mit zueinander angepassten Steckverbindungsmittel versehen, so dass zum Aufbau einer Photovoltaik-Anlage die Module nebeneinander angeordnet und durch Zusammenstecken verbunden werden können.A compact photovoltaic module unit can be achieved in that the connection device has a housing arranged on the photovoltaic module, and in that the string inputs and string outputs are arranged on a frame element or housing element delimiting the photovoltaic module. This configuration makes it possible to dispense with cabling between different photovoltaic modules. Preferably, the string inputs and string outputs are provided with mutually adapted plug connection means, so that the modules can be arranged next to one another and connected by plugging together to build a photovoltaic system.

Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe wird schließlich eine Verbindungsvorrichtung vorgeschlagen. Diese ist zur Herstellung einer Reihenverschaltung von Photovoltaik-Modulen in einer Photovoltaik-Anlage ausgebildet und in der vorstehend beschriebenen Art und Weise ausgestaltet. Sie weist einen ersten und einen zweiten Modulkontakt (d. h. plus und minus) zur elektrischen Verbindung mit einem einzelnen Photovoltaik-Modul auf. Ferner ist eine Mehrzahl von String-Eingängen und für jeden String-Eingang ein zugeordneter String-Ausgang an der Verbindungsvorrichtung vorgesehen. Ferner umfasst die Verbindungsvorrichtung eine steuerbare Schalteinrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass zur Einschleifung eines verbindbaren Photovoltaik-Moduls in einen String der Photovoltaik-Anlage der erste Modulkontakt mit einem vorgebbaren String-Eingang und der zweite Modulkontakt mit dem zugeordneten String-Ausgang verbindbar ist, und dass die übrigen String-Eingänge jeweils mit ihren zugeordneten String-Ausgängen elektrisch verbindbar sind, insbesondere durch die Verbindungsvorrichtung kurzgeschlossen werden können. Die Verbindungsvorrichtung weist vorzugsweise außerdem eine Messeinrichtung auf, welche derart ausgestaltet ist, dass die Lastspannung eines verbundenen Photovoltaik-Moduls und/oder der Laststrom durch ein verbundenes Photovoltaik-Moduls messbar ist.To solve the problem initially posed, a connecting device is proposed. This is designed to produce a series connection of photovoltaic modules in a photovoltaic system and designed in the manner described above. It has first and second module contacts (i.e., plus and minus) for electrical connection to a single photovoltaic module. Furthermore, a plurality of string inputs and an associated string output for each string input are provided on the connection device. Furthermore, the connecting device comprises a controllable switching device, which is designed such that for looping a connectable photovoltaic module into a string of the photovoltaic system, the first module contact with a predeterminable string input and the second module contact with the associated string output is connectable, and that the remaining string inputs are each electrically connectable to their associated string outputs, in particular by the connection device can be short-circuited. The connecting device preferably also has a measuring device, which is designed such that the load voltage of a connected photovoltaic module and / or the load current can be measured by a connected photovoltaic module.

Diese Verbindungsvorrichtung stellt ein wesentliches Element der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage dar und ermöglicht auf einfache Weise den Aufbau der Anlage. Hierzu werden lediglich die Photovoltaik-Module über die Modulkontakte mit der Verbindungsvorrichtung verbunden und eine Vielzahl von solchen Verbindungsvorrichtungen jeweils über ihre String-Eingänge und String-Ausgänge miteinander verbunden, so dass eine Photovoltaik-Anlage mit einer entsprechenden Anzahl von Strings gebildet wird.This connection device is an essential element of the photovoltaic system according to the invention and allows a simple way the structure of the system. For this purpose, only the photovoltaic modules are connected via the module contacts with the connecting device and a plurality of such connecting devices in each case via their string inputs and string outputs connected to each other, so that a photovoltaic system is formed with a corresponding number of strings.

Zur weiteren Ausgestaltung der Verbindungsvorrichtung können die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage erläuterten Ausgestaltungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Verbindungsvorrichtung zwischen ihren String-Eingängen und String-Ausgängen einen Kontaktträgerabschnitt (z. B. Kabelstrang) derart aufweisen, dass durch Verbinden jeweils der String-Ausgänge einer Verbindungsvorrichtung mit den String-Eingängen einer weiteren Verbindungsvorrichtung eine Mehrzahl von Strings (mit durch die Verbindungsvorrichtung geschleiften Stringkontaktträgern) bereitgestellt werden kann.For further embodiment of the connecting device, the embodiments explained above in connection with the photovoltaic system according to the invention can be provided. For example, the connection device between its string inputs and string outputs may comprise a contact carrier section (eg, cable harness) such that by connecting each of the string outputs of one connection device to the string inputs of another connection device, a plurality of strings (with the connection device looped string contact carriers) can be provided.

Die Schalteinrichtung der Verbindungsvorrichtung bei sämtlichen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen umfasst ansteuerbare Schalter. Diese können beispielsweise ansteuerbare Transistoren (insbesondere MOSFETs) aufweisen. Um auch hohe Stromstärken schalten zu können, kann die Schalteinrichtung IGBTs („insulated-gate bipolar transistor”) oder Thyristor-Schalter aufweisen. Zur Ansteuerung der Schalteinrichtung ist grundsätzlich eine Energieversorgung erforderlich, welche wie erläutert vorzugsweise über das Bus-System erfolgt.The switching device of the connecting device in all embodiments according to the invention comprises controllable switches. These may have, for example, controllable transistors (in particular MOSFETs). In order to switch high current levels, the switching device IGBTs ("insulated gate bipolar transistor") or thyristor switch have. To control the switching device, a power supply is basically required, which, as explained, preferably takes place via the bus system.

Konkret kann die Schalteinrichtung dadurch bereitgestellt werden, dass für jeden String-Eingang ein Überbrückungsschaltmittel zur wahlweisen elektrischen Verbindung oder Trennung des jeweiligen String-Eingangs und des zugeordneten String-Ausgangs vorgesehen ist. Außerdem ist für jeden String-Eingang ein erstes Einschleifschaltmittel zur wahlweisen elektrischen Verbindung oder Trennung von erstem Modulkontakt und dem String-Eingang vorgesehen. Entsprechend ist für jeden String-Ausgang ein zweites Einschleifschaltmittel zur wahlweisen elektrischen Verbindung oder Trennung von zweitem Modulkontakt und dem String-Ausgang vorgesehen. Insofern umfasst bei dieser Ausgestaltung die Schalteinrichtung für jeden String-Eingang jeweils drei Schaltmittel, beispielsweise ansteuerbare Transistoren, MOSFETs, IGBTs oder Thyristorschalter.Concretely, the switching device can be provided by providing a bypass switching means for selectively connecting or disconnecting the respective string input and the associated string output for each string input. In addition, a first loop-in switching means is provided for each string input for selectively electrically connecting or disconnecting the first module contact and the string input. Accordingly, a second loop-in switching means is provided for each string output for selectively electrically connecting or disconnecting the second module contact and the string output. In this respect, in this embodiment, the switching device for each string input in each case three switching means, for example, controllable transistors, MOSFETs, IGBTs or thyristor.

Nach einem grundsätzlichen Aspekt der Erfindung ist die Schalteinrichtung derart ausgebildet, dass bei Ausfall einer Energieversorgung der Verbindungsvorrichtung und/oder der Kontrolleinheit jeder String-Eingang der Verbindungsvorrichtung mit seinem zugeordneten String-Ausgang elektrisch verbunden (insbesondere kurzgeschlossen) wird. Dann ist in keinem String ein Photovoltaik-Modul eingeschleift. Bei Ausfall der Steuerelektronik (z. B. durch Blitzschlag) gerät die Photovoltaik-Anlage bei dieser Ausgestaltung nicht einen potenziell gefährlichen Zustand, in welchem auf einem oder mehreren Strings eine unkontrolliert hohe Spannung liegt. Stattdessen wird eine Notfall-Abschaltefunktion bereitgestellt und so die Betriebssicherheit der Photovoltaik-Anlage erhöht.According to a basic aspect of the invention, the switching device is designed such that in the event of failure of a power supply of the connecting device and / or the control unit each string input of the connecting device with its associated string output electrically connected (in particular short-circuited). Then no photovoltaic module is looped into any string. In the case of failure of the control electronics (eg due to lightning strikes), the photovoltaic system in this embodiment does not become a potentially dangerous state in which an uncontrollably high voltage is present on one or more strings. Instead, an emergency shutdown function is provided, thereby increasing the reliability of the photovoltaic system.

Andererseits kann es vorteilhaft sein, wenn bei Ausfall einer Energieversorgung der Verbindungsvorrichtung das Photovoltaik-Modul zwischen einen für die Verbindungsvorrichtung vorgegebenen String-Eingang und den zugeordneten String-Ausgang eingeschleift wird, wobei die übrigen String-Eingänge mit ihren zugeordneten String-Ausgängen verbunden (insbesondere kurzgeschlossen) werden. Bei dieser Ausgestaltung führt ein Ausfall der Steuerelektronik bzw. der Energieversorgung der Verbindungsvorrichtung zur Herstellung einer „Default-String-Verschaltung”. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch bei einem Ausfall der erforderlichen Energieversorgung die Photovoltaik-Anlage weiterhin funktionsfähig bleibt. On the other hand, it may be advantageous if, in the event of a power supply failure of the connection device, the photovoltaic module is looped between a string input specified for the connection device and the associated string output, the remaining string inputs being connected to their associated string outputs (in particular shorted). In this embodiment, a failure of the control electronics or the power supply of the connecting device leads to the production of a "default string interconnection". This can ensure that the photovoltaic system remains functional even in the event of a failure of the required energy supply.

Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe wird schließlich die Verwendung einer Verbindungsvorrichtung der beschriebenen Art zur Verschaltung von Photovoltaik-Modulen einer Photovoltaik-Anlage in einer Mehrzahl von Strings vorgeschlagen (wobei in jedem String eine Gruppe der Photovoltaik-Module über jeweilige Stringkontaktträger in Reihenschaltung miteinander elektrisch verbindbar ist).To solve the problem initially posed the use of a connection device of the type described for the interconnection of photovoltaic modules of a photovoltaic system in a plurality of strings is proposed (in each string, a group of photovoltaic modules via respective string contact carrier in series with each other electrically connected is).

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.Further details and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the following description, with reference to which the embodiments of the invention shown in the figures are described and explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage; 1 schematic representation of a photovoltaic system according to the invention;

2 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Moduleinheit; 2 schematic representation of a photovoltaic module according to the invention module;

3 Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage aus den Moduleinheiten gemäß 2; 3 Representation for explaining the structure of a photovoltaic system according to the invention from the modular units according to 2 ;

4 schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Moduleinheit; 4 schematic representation of another embodiment of a photovoltaic module according to the invention module;

5 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung; 5 an embodiment of a connecting device according to the invention;

6 schematisches Schaltbild zur Erläuterung der Funktionen einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung. 6 schematic circuit diagram for explaining the functions of a connecting device according to the invention.

In der nachfolgenden Beschreibung werden für identische oder einander entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet.In the following description, the same reference numerals are used for identical or corresponding components.

Die 1 zeigt eine Photovoltaik-Anlage 10 mit einer Vielzahl von Photovoltaik-Modulen 12, welche jeweils an zur Aufnahme von (Sonnen-)Licht geeigneten Orten aufgestellt sind.The 1 shows a photovoltaic system 10 with a variety of photovoltaic modules 12 , which are each placed at suitable for receiving (sun) light locations.

Jedem der Photovoltaik-Module 12 ist jeweils eine Verbindungsvorrichtung 14 zugeordnet, welche jeweils über zwei Modulkontakte 16 (plus und minus) mit dem jeweils zugeordneten Photovoltaik-Modul zum Abgriff dessen elektrischer Leistung elektrisch verbunden ist. Gegebenenfalls kann zusätzlich eine Verbindung zur Erdung bestehen. Jede Verbindungsvorrichtung 14 ist vorzugsweise in enger räumlicher Nähe zu ihrem zugeordneten Photovoltaik-Modul 12 angeordnet, beispielsweise an einer nicht näher dargestellten Aufständerung des jeweiligen Photovoltaik-Moduls 12 angeordnet.Each of the photovoltaic modules 12 is in each case a connecting device 14 assigned, which each have two module contacts 16 (plus and minus) with the respective associated photovoltaic module for tapping the electrical power is electrically connected. Optionally, there may additionally be a connection to ground. Every connection device 14 is preferably in close proximity to its associated photovoltaic module 12 arranged, for example, on an unspecified elevation of the respective photovoltaic module 12 arranged.

Zur Umwandlung der mit den Photovoltaik-Modulen 12 erzeugten Gleichspannung in eine Wechselspannung sind die Photovoltaik-Module 12 mit einem Wechselrichter 18 verbunden. Hierzu ist jeweils eine Gruppe der Photovoltaik-Module 12 (im Extremfall sämtliche Photovoltaik-Module 12 oder kein Photovoltaik-Modul 12) in einem String in Reihe geschaltet und zum Wechselrichter 18 geführt. Zu diesem Zweck sind eine Mehrzahl von parallel verlaufenden Stringkontaktträgern 20 nacheinander durch sämtliche Verbindungsvorrichtungen 14 der Photovoltaik-Module 12 geschleift. Die Stringkontaktträger 20 können zwischen den Verbindungsvorrichtungen 14 zu einem Kabelstrang zusammengefasst sein (vgl. 1). Wie weiter unten näher erläutert, kann jedes Photovoltaik-Modul 12 mittels der jeweils zugeordneten Verbindungsvorrichtung 14 wahlweise in jeden der Strings eingeschleift werden.To convert the with the photovoltaic modules 12 DC voltage generated in an AC voltage are the photovoltaic modules 12 with an inverter 18 connected. For this purpose, one group each of the photovoltaic modules 12 (In extreme cases, all photovoltaic modules 12 or no photovoltaic module 12 ) in a string connected in series and to the inverter 18 guided. For this purpose, a plurality of parallel string contact carriers 20 successively through all connecting devices 14 the photovoltaic modules 12 looped. The string contact carriers 20 can be between the connecting devices 14 combined into a cable harness (cf. 1 ). As explained in more detail below, each photovoltaic module 12 by means of the respective associated connection device 14 optionally be looped into each of the strings.

Zu der nachfolgend noch näher erläuterten Ansteuerung der Verbindungsvorrichtungen 14, zur Datenübertragung und zur Energieversorgung etwaiger elektrischer Komponenten der Verbindungsvorrichtungen 14 (siehe unten) ist ein Bus-Strang 22 durch die Verbindungsvorrichtungen 14 geschleift. Hierzu weisen die Verbindungsvorrichtungen 14 jeweils Kommunikationsschnittstellen 24 auf. Über den Bus-Strang 22 sind sämtliche Verbindungsvorrichtungen 14 mit einer zentralen Kontrolleinheit 26 verbunden. Diese dient zur Ansteuerung und Überwachung (z. B. des Schaltzustandes) der Verbindungsvorrichtungen 14. Der Bus-Strang 22 kann auch gemeinsam mit dem Kabelstrang der Stringkontaktträger 20 zusammengefasst sein.For the driving of the connecting devices explained in more detail below 14 , for data transmission and power supply of any electrical components of the connection devices 14 (see below) is a bus strand 22 through the connecting devices 14 looped. For this purpose, the connecting devices 14 each communication interface 24 on. Over the bus strand 22 are all connecting devices 14 with a central control unit 26 connected. This serves to control and monitor (eg the switching state) of the connection devices 14 , The bus strand 22 can also work with the harness of the string contact carrier 20 be summarized.

Die 2 zeigt eine Photovoltaik-Moduleinheit 30, welche zum Aufbau z. B. einer Photovoltaik-Anlage gemäß 1 dienen kann. Die Photovoltaik-Moduleinheit 30 umfasst ein Photovoltaik-Modul 12 sowie eine zugeordnete Verbindungsvorrichtung 14. Die Verbindungsvorrichtung 14 weist zwei Modulkontakte 16 auf, welche mit Kontakten 17 des Photovoltaik-Moduls 12 zum Abgriff der erzeugten Gleichspannung elektrisch verbunden sind.The 2 shows a photovoltaic module unit 30 , which for building z. B. a photovoltaic system according to 1 can serve. The photovoltaic module unit 30 includes a photovoltaic module 12 and an associated connection device 14 , The connection device 14 has two module contacts 16 on which with contacts 17 of the photovoltaic module 12 are electrically connected to tap the generated DC voltage.

Die Verbindungsvorrichtung 14 stellt eine Mehrzahl (im Beispiel sechs) von String-Eingängen 32 zum Anschluss entsprechender Stringkontaktträger 20 bereit. Ferner ist für jeden String-Eingang 32 gerade ein zugeordneter String-Ausgang 34 vorgesehen, mit welchen wiederum Stringkontaktträger 20 zur Ausbildung eines Strings verbindbar sind. The connection device 14 represents a plurality (six in the example) of string inputs 32 for connecting corresponding string contact carriers 20 ready. Furthermore, for each string input 32 currently an assigned string output 34 provided with which in turn string contact carrier 20 are connectable to form a string.

Um den Bus-Strang 22 durch die Verbindungsvorrichtung 14 zu führen, weist diese die Kommunikationsschnittstelle 24 auf, welche im dargestellten Beispiel zwei Bus-Eingänge 36 und zwei zugeordnete Bus-Ausgänge 38 umfasst.To the bus strand 22 through the connection device 14 to guide, this has the communication interface 24 on, which in the example shown two bus inputs 36 and two associated bus outputs 38 includes.

In sämtlichen dargestellten Beispielen aller Figuren versteht es sich, dass die Rolle von Eingängen und Ausgängen sowohl bei den String-Ein- bzw. -Ausgängen 32, 34, als auch bei den Bus-Ein- und -Ausgängen 36, 38 grundsätzlich vertauschbar sind.In all of the illustrated examples of all figures, it will be understood that the role of inputs and outputs in both the string inputs and outputs 32 . 34 , as well as at the bus inputs and outputs 36 . 38 are basically interchangeable.

Zwischen den String-Eingängen 32 und den String-Ausgängen 34 weist die Verbindungsvorrichtung 14 einen als flexiblen Kabelstrang ausgebildeten Kontaktträgerabschnitt 40 auf. Dieser bildet Abschnitte der Stringkontaktträger 20, so dass durch Verbinden von String-Ausgängen 34 einer Verbindungsvorrichtung mit String-Eingängen 32 einer weiteren Verbindungsvorrichtung die durchgehenden Stringkontaktträger 20 der Strings bereitgestellt werden können.Between the string entrances 32 and the string outputs 34 has the connection device 14 a trained as a flexible cable strand contact carrier section 40 on. This forms sections of the string contact carrier 20 , so by connecting string outputs 34 a connection device with string inputs 32 another connecting device, the continuous string contact carrier 20 the strings can be provided.

Die Verbindungsvorrichtung 14 hat ein Gehäusegrundteil 42, in welchem verschiedene elektrisch funktionale Baueinheiten eingefasst sind (Details z. B. 6). Ferner weist die Verbindungsvorrichtung 14 ein Verbindungsteil 44 auf. Im dargestellten Beispiel sind die String-Eingänge 32 und die Bus-Eingänge 36 an dem Gehäusegrundteil 42, die String-Ausgänge 34 und die Bus-Ausgänge 38 an dem Verbindungsteil 44 angeordnet. Der Kontaktträgerabschnitt 40 erstreckt sich zwischen Gehäusegrundteil 42 und Verbindungsteil 44 und ermöglicht eine flexible Verbindung verschiedener Verbindungsvorrichtungen 14.The connection device 14 has a housing base 42 in which various electrically functional building units are enclosed (details eg 6 ). Furthermore, the connecting device 14 a connecting part 44 on. In the example shown, the string inputs 32 and the bus inputs 36 on the housing base 42 , the string outputs 34 and the bus outputs 38 at the connecting part 44 arranged. The contact carrier section 40 extends between the housing base 42 and connecting part 44 and allows flexible connection of various connection devices 14 ,

Zur Herstellung einer Verbindung zwischen verschiedenen Verbindungsvorrichtungen 14 ist das Verbindungsteil 44 als Steckerteil mit entsprechenden Steckverbindungsmitteln für die String-Ausgänge 34 und die Bus-Ausgänge 38 ausgestattet. Das Gehäusegrundteil ist als entsprechend angepasstes Steckergegenteil mit zugeordneten Steckverbindungsmitteln für die String-Eingänge 32 und die Bus-Eingänge 36 ausgestattet.For establishing a connection between different connecting devices 14 is the connecting part 44 as a plug part with appropriate connector means for the string outputs 34 and the bus outputs 38 fitted. The basic housing part is designed as a correspondingly adapted male connector part with associated connector means for the string inputs 32 and the bus inputs 36 fitted.

Aus den in 2 beschriebenen Photovoltaik-Moduleinheiten 30 kann eine erfindungsgemäße Photovoltaik-Anlage 10 einfach dadurch aufgebaut werden, dass die String-Ausgänge 34 und die Bus-Ausgänge 38 einer Verbindungsvorrichtung mit jeweils einem Photovoltaik-Modul 12 jeweils mit String-Eingängen 32 und mit Bus-Eingängen 36 einer weiteren Verbindungsvorrichtung 14 für ein weiteres Photovoltaik-Modul 12 verbunden werden (vgl. 3). Die Kontaktträgerabschnitte 40 der so verbundenen Verbindungsvorrichtungen 14 bilden dann jeweils einen durchgehenden Stringkontaktträger 20 zur Ausbildung eines Strings mit einer Gruppe von in Reihe geschalteten Photovoltaik-Modulen 12.From the in 2 described photovoltaic module units 30 may be a photovoltaic system according to the invention 10 simply be constructed by the fact that the string outputs 34 and the bus outputs 38 a connecting device, each with a photovoltaic module 12 each with string inputs 32 and with bus inputs 36 another connection device 14 for another photovoltaic module 12 be connected (see. 3 ). The contact carrier sections 40 the so connected connection devices 14 then each form a continuous string contact carrier 20 for forming a string with a group of photovoltaic modules connected in series 12 ,

Zur Verbindung zweier Photovoltaik-Moduleinheiten 30 kann auf einfache Weise das Verbindungsteil 44 einer Photovoltaik-Moduleinheit 30 mit dem Gehäusegrundteil 42 einer weiteren Photovoltaik-Moduleinheit 30 zusammengesteckt werden, wie dies in 3 veranschaulicht ist. Eine biegbare Ausgestaltung des Kontaktträgerabschnitts 40 (beispielsweise als Strang von parallel verlaufenden Abschnitten der Stringkontaktträger 20) ermöglicht es, die Photovoltaik-Module 12 mit ihren zugeordneten Verbindungsvorrichtungen 14 in einer gewünschten Lage zu verbauen. Es besteht daher Freiheit bei der Gestaltung einer Photovoltaik-Anlage, ohne dass hierfür aufwändige konstruktive Maßnahmen erforderlich sind.For connecting two photovoltaic module units 30 can easily connect the connector 44 a photovoltaic module unit 30 with the housing base 42 another photovoltaic module unit 30 be plugged together, as in 3 is illustrated. A bendable embodiment of the contact carrier section 40 (For example, as a strand of parallel sections of the string contact carrier 20 ) allows the photovoltaic modules 12 with their associated connection devices 14 to install in a desired position. There is therefore freedom in the design of a photovoltaic system, without the need for elaborate design measures are required.

Die 4 zeigt Photovoltaik-Moduleinheiten 50, bei welchen das Photovoltaik-Modul 12 und die jeweils zugeordnete Verbindungsvorrichtung 14 in einer gemeinsamen, vormontierten Baueinheit integriert sind. Die Verbindungsvorrichtung 14 weist ein Gehäuse 52 auf, welches an der der aktiven Lichteinstrahlfläche des Photovoltaik-Moduls 12 abgewandten Rückseite des Photovoltaik-Moduls 12 angeordnet ist. Das Photovoltaik-Modul 12 weist ein Rahmenelement 54 auf, welches das Photovoltaik-Modul 12 lateral begrenzt. An diesem Rahmenelement 54 sind die String-Eingänge 32, die Bus-Eingänge 36 (sowie die in 4 verdeckten String-Ausgänge 34 und Bus-Ausgänge 38) angeordnet. Von jedem String-Eingang 32 verläuft im Beispiel je ein Abschnitt eines Stringkontaktträgers 20 zu dem Gehäuse 52 der Verbindungsvorrichtung 14 und von dort weiter zu dem jeweils zugeordneten String-Ausgang 34. Die Abschnitte können auch zu einem Strang zusammengefasst verlaufen. Die Stringkontaktträger-Abschnitte 20 bilden wiederum einen Kontaktträgerabschnitt 40, der im dargestellten Beispiel an der genannten Rückseite des Photovoltaik-Moduls 12 entlanggeführt ist. Der Kontaktträgerabschnitt 40 kann jedoch auch im Inneren eines Gehäuses des Photovoltaik-Moduls 12 verlaufen. In entsprechender Weise ist eine Bus-Verkabelung zwischen Bus-Eingängen 36 und Gehäuse 52 der Verbindungsvorrichtung 14 sowie dem Gehäuse 52 und den zugeordneten Bus-Ausgängen 38 vorgesehen.The 4 shows photovoltaic module units 50 in which the photovoltaic module 12 and the respective associated connection device 14 integrated in a common, preassembled unit. The connection device 14 has a housing 52 on, which at the the active Lichteinstrahlfläche the photovoltaic module 12 remote from the back of the photovoltaic module 12 is arranged. The photovoltaic module 12 has a frame element 54 on which the photovoltaic module 12 bounded laterally. On this frame element 54 are the string inputs 32 , the bus inputs 36 (as well as in 4 concealed string outputs 34 and bus outputs 38 ) arranged. From every string input 32 In the example, each section of a string contact carrier runs 20 to the housing 52 the connection device 14 and from there on to the respectively assigned string output 34 , The sections can also be combined into a strand. The string contact carrier sections 20 in turn form a contact carrier section 40 , in the example shown on the said back of the photovoltaic module 12 is guided along. The contact carrier section 40 However, it can also be found inside a housing of the photovoltaic module 12 run. Similarly, bus wiring is between bus inputs 36 and housing 52 the connection device 14 as well as the housing 52 and the associated bus outputs 38 intended.

Da die String-Eingänge 32 und die String-Ausgänge 34 an dem Rahmenelement 54 der Photovoltaik-Moduleinheit 50 angeordnet sind, kann eine Photovoltaik-Anlage auf einfache Weise dadurch aufgebaut werden, dass mehrere Moduleinheiten 50 in der in 4 angedeuteten Art und Weise nebeneinander angeordnet und über die genannten Schnittstellen am Rahmenelement 54 verbunden werden. Hierzu können wiederum die String-Ein/Ausgänge 32, 34 sowie die Bus-Ein/Ausgänge 36, 38 mit entsprechenden Steckverbindungsmitteln ausgestattet sein. Dadurch kann eine Photovoltaik-Anlage aufgebaut werden, welche eine Mehrzahl von unmittelbar an den oder in den Photovoltaik-Modulen entlanggeführten Stringkontaktträgern 20 aufweist. Die Mehrzahl der Stringkontaktträger 20 ist jeweils nacheinander durch die Gehäuse 52 der Verbindungsvorrichtungen 14 geschleift. In jedem so gebildeten String kann eine Gruppe von Photovoltaik-Modulen 12 in Reihe geschaltet werden.Because the string inputs 32 and the string outputs 34 on the frame element 54 the photovoltaic module unit 50 can be arranged, one can Photovoltaic system can be easily constructed by having multiple module units 50 in the in 4 indicated manner arranged side by side and via the said interfaces on the frame element 54 get connected. This can again be the string inputs / outputs 32 . 34 as well as the bus inputs / outputs 36 . 38 be equipped with appropriate connector means. As a result, a photovoltaic system can be constructed which has a plurality of string contact carriers guided directly on or in the photovoltaic modules 20 having. The majority of string contact carriers 20 is successively through the housing 52 the connecting devices 14 looped. In each string thus formed can be a group of photovoltaic modules 12 be connected in series.

Die geometrische Ausgestaltung der Verbindungsvorrichtung 14 kann den jeweiligen Anforderungen entsprechend gewählt werden. Die 5 zeigt beispielsweise eine Verbindungsvorrichtung 60, bei welcher die String-Eingänge 32 (und bei Bedarf die Bus-Eingänge) und das Gehäusegrundteil 42 in der Art eines marktgängigen, mehrpoligen Kontaktsteckers zur Herstellung von leistungsführenden, elektrischen Verbindungen ausgebildet ist. Das Gehäusegrundteil 42 wird dabei von dem Gehäuse des entsprechenden Steckerkopfes gebildet. Das Verbindungsteil 44 mit den String-Ausgängen 34 (und bei Bedarf den Bus-Ausgängen) ist als an den Steckerkopf angepasstes Gegensteckteil ausgestaltet.The geometric design of the connecting device 14 can be selected according to the respective requirements. The 5 shows, for example, a connection device 60 where the string inputs 32 (and if necessary, the bus inputs) and the housing base 42 is designed in the manner of a marketable, multi-pin contact plug for the production of high-performance, electrical connections. The basic housing part 42 is formed by the housing of the corresponding plug head. The connecting part 44 with the string outputs 34 (And if necessary, the bus outputs) is designed as adapted to the plug head mating plug.

Die Verbindungsvorrichtung 60 weist wiederum in der 5 nicht näher dargestellte Modulkontakte zum Anschluss von zumindest Plus-Pol und Minus-Pol eines Photovoltaik-Moduls auf. Zwischen String-Eingängen 32 und String-Ausgängen 34 ist wiederum ein Kontaktträgerabschnitt 40 mit den Stringkontaktträgern zur Ausbildung der Strings angeordnet.The connection device 60 again shows in the 5 not shown in detail module contacts for connecting at least positive pole and negative pole of a photovoltaic module. Between string inputs 32 and string outputs 34 is in turn a contact carrier section 40 arranged with the string contact carriers to form the strings.

Bei sämtlichen Ausführungsformen der Erfindung ist die Verbindungsvorrichtung 14, 60 derart ausgebildet, dass das jeweils zugeordnete Photovoltaik-Modul 12 (über die Modulkontakte 16) zwischen einen auswählbaren String-Eingang 32' und den diesem zugeordneten String-Ausgang 34' eingeschleift werden kann. Ferner kann jeder String-Eingang 32 auch unmittelbar leitend mit seinem zugeordneten String-Ausgang 34 verbunden werden. In einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage kann daher jedes Photovoltaik-Modul 12 in jeden der denkbaren Strings eingeschleift werden.In all embodiments of the invention, the connecting device 14 . 60 designed such that the respectively associated photovoltaic module 12 (via the module contacts 16 ) between a selectable string input 32 ' and the string output assigned to it 34 ' can be looped. Furthermore, each string input 32 also directly conducting with its associated string output 34 get connected. In a photovoltaic system according to the invention, therefore, each photovoltaic module 12 be looped into any of the conceivable strings.

Diese Funktionen können durch eine Ausgestaltung der Verbindungsvorrichtung 14, 60 erzielt werden, wie sie in 6 veranschaulicht ist. Die gezeigte Verbindungsvorrichtung weist eine Mehrzahl (sechs) String-Eingänge 32, 32' und jeweils zugeordnete String-Ausgänge 34, 34' auf, mit welchen Stringkontaktträger 20 zur Ausbildung von Strings verbunden werden können.These functions can be achieved by an embodiment of the connection device 14 . 60 be achieved as they are in 6 is illustrated. The illustrated connection device has a plurality of (six) string inputs 32 . 32 ' and respectively assigned string outputs 34 . 34 ' on, with which string contact carrier 20 can be connected to the formation of strings.

Um die genannten Schaltzustände zu realisieren, ist eine Schalteinrichtung 72 vorgesehen. Diese umfasst steuerbare Schaltmittel 74, beispielsweise IGBTs oder MOSFETs. Denkbar sind jedoch auch Realisierungen mit Thyristor-Schaltern.To realize the mentioned switching states, is a switching device 72 intended. This includes controllable switching means 74 For example, IGBTs or MOSFETs. Conceivable, however, are also realizations with thyristor switches.

Die Schalteinrichtung 72 umfasst im dargestellten Beispiel für jedes Paar zugeordneter String-Eingänge 32 und String-Ausgänge 34 drei steuerbare Schaltmittel 74. In 6 ist die entsprechende Schaltung beispielhaft für das ausgewählte Paar aus String-Eingang 32' und String-Ausgang 34' dargestellt. Demnach ist zunächst ein Überbrückungsschaltmittel 76 vorgesehen, mittels welchem der String-Eingang 32' wahlweise mit dem zugeordneten String-Ausgang 34' elektrisch leitend verbunden oder von diesem isoliert werden kann. Ferner ist ein erstes Einschleifschaltmittel 78 vorgesehen, mittels welchem wahlweise der String-Eingang 32' mit dem Modulkontakt 16 wahlweise elektrisch leitend verbunden oder von diesem isoliert werden kann. Außerdem ist ein zweites Einschleifschaltmittel 80 vorgesehen, mittels welchem der zugeordnete String-Ausgang 34' mit dem anderen Modulkontakt 16 wahlweise elektrisch leitend verbunden oder von diesem isoliert werden kann. Somit kann durch Öffnen des Überbrückungsschaltmittels 76 und durch Schließen des ersten und zweiten Einschleifschaltmittels 78 und 80 das Photovoltaik-Modul 12 zwischen dem String-Eingang 32' und dem String-Ausgang 34' eingeschleift werden. Wird umgekehrt das erste Einschleifschaltmittel 78 und/oder das zweite Einschleifschaltmittel 80 geöffnet und das Überbrückungsschaltmittel 76 geschlossen, so ist der String-Eingang 32' mit dem String-Ausgang 34' kurzgeschlossen und daher der zugeordnete String durch die Verbindungsvorrichtung 14 durchgeschleift.The switching device 72 In the illustrated example, this includes for each pair associated string inputs 32 and string outputs 34 three controllable switching means 74 , In 6 the corresponding circuit is exemplary for the selected pair of string input 32 ' and string output 34 ' shown. Accordingly, first is a bridging switching means 76 provided by means of which the string input 32 ' optionally with the assigned string output 34 ' electrically connected or can be isolated from this. Further, a first loop-in switching means 78 provided by means of which optionally the string input 32 ' with the module contact 16 optionally electrically conductively connected or isolated from this. In addition, a second loop-in switching means 80 provided by means of which the associated string output 34 ' with the other module contact 16 optionally electrically conductively connected or isolated from this. Thus, by opening the bypass switching means 76 and closing the first and second loop-in switching means 78 and 80 the photovoltaic module 12 between the string input 32 ' and the string output 34 ' be looped. Conversely, the first Einschleifschaltmittel 78 and / or the second loop-in switching means 80 opened and the bypass switching means 76 closed, so is the string input 32 ' with the string output 34 ' shorted and therefore the associated string through the connection device 14 looped.

In 6 ist außerdem eine Messeinrichtung 82 skizziert. Diese kann derart ausgebildet sein, dass die Lastspannung des Photovoltaik-Moduls 12 zwischen den Modulkontakten 16 gemessen werden kann, wenn das Photovoltaik-Modul 12 in einen String eingeschleift ist. Die Messeinrichtung 82 kann außerdem oder stattdessen auch derart ausgebildet sein, dass der Laststrom durch das zugeordnete Photovoltaik-Modul 12 im Betrieb der Anlage messbar ist (wenn das Photovoltaik-Modul 12 in einem String eingeschleift ist).In 6 is also a measuring device 82 outlined. This can be designed such that the load voltage of the photovoltaic module 12 between the module contacts 16 can be measured when the photovoltaic module 12 is looped into a string. The measuring device 82 In addition, or instead may also be designed such that the load current through the associated photovoltaic module 12 during operation of the system is measurable (if the photovoltaic module 12 is looped in a string).

Die Verbindungsvorrichtung 14 weist außerdem eine Steuereinheit 84 auf. Diese ist zum einen dazu eingerichtet, die Schaltzustände der steuerbaren Schaltmittel 84 und damit der Schalteinrichtung 72 zu steuern. Ferner kann die Steuereinheit 84 dazu eingerichtet sein, die Messeinrichtung 82 zur Durchführung einer Messung anzusteuern und das Messergebnis aufzunehmen.The connection device 14 also has a control unit 84 on. This is on the one hand set up the switching states of the controllable switching means 84 and thus the switching device 72 to control. Furthermore, the control unit 84 be adapted to the measuring device 82 to perform a measurement and record the measurement result.

Im dargestellten Beispiel hat die Steuereinrichtung 84 außerdem die Funktion einer Kommunikationseinrichtung. Hierzu ist die Steuereinrichtung 84 beispielsweise mit dem durch die Verbindungsvorrichtung 14 geführten Bus verbunden. Dies ermöglicht die Übertragung von Steuersignalen, Messwerten und sonstigen Daten zwischen der Verbindungsvorrichtung 14 und einer zentralen Kontrolleinheit 26 (vgl. 1).In the example shown, the control device 84 also the function of a communication device. For this purpose, the control device 84 for example, with the through the connecting device 14 connected bus. This allows the transmission of control signals, measurements and other data between the connection device 14 and a central control unit 26 (see. 1 ).

Die mit der Messeinrichtung 82 ermittelten Werte für Laststrom und/oder Lastspannung können über die Kommunikationsschnittstelle 24 und den Bus 22 zu der zentralen Kontrolleinheit 26 übermittelt werden (1). Diese ermittelt aufgrund der Messwerte eine für den Wechselrichter 18 (1) optimale Aufteilung der Photovoltaik-Module 12 auf die verschiedenen Strings. Den Verbindungsvorrichtungen 14 einer Photovoltaik-Anlage können dann entsprechende Steuersignale übermittelt werden, z. B. Informationen darüber, in welchen String das einer bestimmten Verbindungsvorrichtung 14 zugeordnete Photovoltaik-Modul 12 eingeschleift werden soll. Die Steuereinheit 84 der jeweiligen Verbindungsvorrichtung 14 steuert dann die Schalteinrichtung 72 zur Realisierung des entsprechenden Schaltzustandes an.The with the measuring device 82 determined values for load current and / or load voltage can be transmitted via the communication interface 24 and the bus 22 to the central control unit 26 be transmitted ( 1 ). This determines one for the inverter based on the measured values 18 ( 1 ) optimal distribution of the photovoltaic modules 12 on the different strings. The connecting devices 14 a photovoltaic system can then be transmitted corresponding control signals, z. For example, information about which string is used by a particular connection device 14 associated photovoltaic module 12 should be looped. The control unit 84 the respective connection device 14 then controls the switching device 72 for the realization of the corresponding switching state.

Claims (11)

Photovoltaik-Anlage (10) mit einer Vielzahl von Photovoltaik-Modulen (12), und mit einer Mehrzahl von Strings, wobei in jedem String eine Gruppe der Photovoltaik-Module (12) über jeweilige Stringkontaktträger (20) in Reihenschaltung miteinander elektrisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Photovoltaik-Modul (12) jeweils eine zugeordnete Verbindungsvorrichtung (14, 60) vorhanden ist, welche über Modulkontakte (16) mit dem Photovoltaik-Modul (12) elektrisch verbunden ist, wobei jede Verbindungsvorrichtung (14, 60) für jeden String jeweils einen zugeordneten String-Eingang (32) für den jeweiligen Stringkontaktträger (20) und jeweils einen dem String-Eingang (32) zugeordneten String-Ausgang (34) für den jeweiligen Stringkontaktträger (20) aufweist, und wobei jede Verbindungsvorrichtung (14, 60) eine steuerbare Schalteinrichtung (72) aufweist, welche derart ausgebildet ist, dass das zugeordnete Photovoltaik-Modul (12) zwischen einen vorgebbaren String-Eingang (32, 32') und den zugeordneten String-Ausgang (34, 34') einschleifbar ist und die übrigen String-Eingänge (32) jeweils mit ihrem zugeordneten String-Ausgang (34) elektrisch verbindbar sind.Photovoltaic system ( 10 ) with a plurality of photovoltaic modules ( 12 ), and with a plurality of strings, wherein in each string a group of photovoltaic modules ( 12 ) via respective string contact carriers ( 20 ) is electrically connectable in series, characterized in that for each photovoltaic module ( 12 ) an associated connection device ( 14 . 60 ), which via module contacts ( 16 ) with the photovoltaic module ( 12 ) is electrically connected, each connecting device ( 14 . 60 ) for each string an assigned string input ( 32 ) for the respective string contact carrier ( 20 ) and one each the string input ( 32 ) associated string output ( 34 ) for the respective string contact carrier ( 20 ), and wherein each connection device ( 14 . 60 ) a controllable switching device ( 72 ), which is designed such that the associated photovoltaic module ( 12 ) between a predefinable string input ( 32 . 32 ' ) and the associated string output ( 34 . 34 ' ) and the remaining string inputs ( 32 ) each with its associated string output ( 34 ) are electrically connected. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (14) eine Steuereinheit (84) zum Ansteuern der Schalteinrichtung (72) aufweist.Plant according to claim 1, characterized in that the connecting device ( 14 ) a control unit ( 84 ) for driving the switching device ( 72 ) having. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (14) eine, insbesondere als Bus-Schnittstelle (36, 38) ausgebildete, Kommunikationsschnittstelle (24) aufweist, wobei die Verbindungsvorrichtungen (14) über die Kommunikationsschnittstellen (24) mit einer Kontrolleinheit (26) verbunden sind.Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting device ( 14 ) one, in particular as a bus interface ( 36 . 38 ), communication interface ( 24 ), wherein the connecting devices ( 14 ) via the communication interfaces ( 24 ) with a control unit ( 26 ) are connected. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bus-Strang (22) vorgesehen ist, welcher über die jeweilige Kommunikationsschnittstelle (24) nacheinander durch die Verbindungsvorrichtungen (14) durchgeschleift ist.Plant according to claim 3, characterized in that a bus strand ( 22 ) is provided, which via the respective communication interface ( 24 ) successively through the connecting devices ( 14 ) is looped through. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbindungsvorrichtung (14) eine Messeinrichtung (82) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Lastspannung des zugeordneten Photovoltaik-Moduls (12) und/oder der Laststrom durch das zugeordnete Photovoltaik-Modul (12) im Betrieb der Photovoltaik-Anlage zu messen.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that each connecting device ( 14 ) a measuring device ( 82 ), which is adapted to the load voltage of the associated photovoltaic module ( 12 ) and / or the load current through the associated photovoltaic module ( 12 ) during operation of the photovoltaic system. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbindungsvorrichtung (14, 60) zwischen den String-Eingängen (32) und den String-Ausgängen (34) einen Kontaktträgerabschnitt (40) derart aufweist, dass durch Verbinden der String-Ausgänge (34) einer Verbindungsvorrichtung (14) mit den String-Eingängen (32) einer jeweils benachbarten Verbindungsvorrichtungen (14) die Stringkontaktträger (20) der Strings bereitgestellt werden.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that each connecting device ( 14 . 60 ) between the string inputs ( 32 ) and the string outputs ( 34 ) a contact carrier section ( 40 ) such that by connecting the string outputs ( 34 ) a connection device ( 14 ) with the string inputs ( 32 ) of a respective adjacent connection devices ( 14 ) the string contact carriers ( 20 ) of the strings. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbindungsvorrichtung (14) ein Gehäuse (52) aufweist, welches an dem zugeordneten Photovoltaik-Modul (12) angeordnet ist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that each connecting device ( 14 ) a housing ( 52 ), which on the associated photovoltaic module ( 12 ) is arranged. Photovoltaik-Moduleinheit (30, 50) aufweisend ein Photovoltaik-Modul (12) und eine Verbindungsvorrichtung (14), welche über Modulkontakte (16) mit dem Photovoltaik-Modul (12) elektrisch verbunden ist, wobei die Verbindungsvorrichtung (14) eine Mehrzahl von String-Eingängen (32) und für jeden String-Eingang (32) einen zugeordneten String-Ausgang (34) aufweist, und wobei die Verbindungsvorrichtung (14) eine steuerbare Schalteinrichtung (72) aufweist, welche derart ausgebildet ist, dass das Photovoltaik-Modul (12) zwischen einen vorgebbaren String-Eingang (32, 32') und den zugeordneten String-Ausgang (34, 34') einschleifbar ist und die übrigen String-Eingänge (32) jeweils mit ihrem zugeordneten String-Ausgang (34) elektrisch verbindbar sind.Photovoltaic module ( 30 . 50 ) comprising a photovoltaic module ( 12 ) and a connection device ( 14 ), which have module contacts ( 16 ) with the photovoltaic module ( 12 ) is electrically connected, wherein the connecting device ( 14 ) a plurality of string inputs ( 32 ) and for each string input ( 32 ) an associated string output ( 34 ), and wherein the connecting device ( 14 ) a controllable switching device ( 72 ), which is designed such that the photovoltaic module ( 12 ) between a predefinable string input ( 32 . 32 ' ) and the associated string output ( 34 . 34 ' ) and the remaining string inputs ( 32 ) each with its associated string output ( 34 ) are electrically connected. Photovoltaik-Moduleinheit (50) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (14) ein an dem Photovoltaik-Modul (12) angeordnetes Gehäuse (52) aufweist, und dass die String-Eingänge (32) und String-Ausgänge (34) an einem das Photovoltaik-Modul begrenzenden Rahmenelement (54) oder Gehäuseelement angeordnet sind. Photovoltaic module ( 50 ) according to claim 8, characterized in that the connecting device ( 14 ) on the photovoltaic module ( 12 ) arranged housing ( 52 ) and that the string inputs ( 32 ) and string outputs ( 34 ) on a frame element bounding the photovoltaic module ( 54 ) or housing element are arranged. Verbindungsvorrichtung (14, 60) zur Herstellung einer Reihenschaltung von Photovoltaik-Modulen (12) einer Photovoltaik-Anlage, wobei die Verbindungsvorrichtung (14, 60) aufweist: – einen ersten und einen zweiten Modulkontakt (16) zur elektrischen Verbindung mit einem einzelnen Photovoltaik-Modul (12); – eine Mehrzahl von String-Eingängen (32) und für jeden String-Eingang (32) einen zugeordneten String-Ausgang (34); – eine steuerbare Schalteinrichtung (72), welche derart ausgebildet ist, dass der erste Modulkontakt (16) mit einem vorgebbaren String-Eingang (32') und der zweite Modulkontakt (16) mit dem zugeordneten String-Ausgang (34') verbindbar ist, und dass die übrigen String-Eingänge (32) jeweils mit ihrem zugeordneten String-Ausgang (34) elektrisch verbindbar sind; – eine Messeinrichtung (82), welche dazu ausgebildet ist, die Lastspannung eines verbundenen Photovoltaik-Moduls (12) und/oder der Laststrom durch ein verbundenes Photovoltaik-Moduls (12) zu messen.Connecting device ( 14 . 60 ) for producing a series connection of photovoltaic modules ( 12 ) of a photovoltaic system, wherein the connecting device ( 14 . 60 ): - a first and a second module contact ( 16 ) for electrical connection to a single photovoltaic module ( 12 ); A plurality of string inputs ( 32 ) and for each string input ( 32 ) an associated string output ( 34 ); - a controllable switching device ( 72 ), which is designed such that the first module contact ( 16 ) with a predefinable string input ( 32 ' ) and the second module contact ( 16 ) with the associated string output ( 34 ' ) and that the remaining string inputs ( 32 ) each with its associated string output ( 34 ) are electrically connected; A measuring device ( 82 ), which is adapted to the load voltage of a connected photovoltaic module ( 12 ) and / or the load current through a connected photovoltaic module ( 12 ) to eat. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden String-Eingang (32, 32') ein Überbrückungsschaltmittel (76) zur wahlweisen elektrischen Verbindung oder Trennung von String-Eingang (32, 32') und zugeordnetem String-Ausgang (34, 34') vorhanden ist, und dass für jeden String-Eingang (32, 32') ein erstes Einschleifschaltmittel (78) zur wahlweisen elektrischen Verbindung oder Trennung von erstem Modulkontakt (16) und dem String-Eingang (32, 32') vorhanden ist, und dass für jeden String-Ausgang (34, 34') ein zweites Einschleifschaltmittel (80) zur wahlweisen elektrischen Verbindung oder Trennung von zweitem Modulkontakt (16) und dem String-Ausgang (34, 34') vorhanden ist.Connecting device according to claim 10, characterized in that for each string input ( 32 . 32 ' ) a bridging switching means ( 76 ) for optional electrical connection or disconnection of string input ( 32 . 32 ' ) and associated string output ( 34 . 34 ' ), and that for each string input ( 32 . 32 ' ) a first loop-in switching means ( 78 ) for optional electrical connection or disconnection of first module contact ( 16 ) and the string input ( 32 . 32 ' ) and that for each string output ( 34 . 34 ' ) a second loop-in switching means ( 80 ) for optional electrical connection or disconnection of second module contact ( 16 ) and the string output ( 34 . 34 ' ) is available.
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