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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Erfindung betrifft ein Solarstromerzeugungssystem.
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STAND DER TECHNIK
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Einige Solarstromerzeugungssystems sind mit einer Funktion ausgestattet, die ausgelegt ist, um die Stromerzeugung im Notfall unverzüglich zu stoppen, um Feuerwehrleute vor Stromschlägen bei einem Notfall wie Brand zu schützen (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Die Funktion wird als Schnellabschaltungsfunktion bezeichnet und wird von einer Abschaltungsvorrichtung durchgeführt, die ausgelegt ist, um den Stromweg des Stromerzeugungssystems als Reaktion auf ein in einem Notfall generiertes Steuerungssignal zu trennen.
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DOKUMENTE ÜBER DEN STAND DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENTE
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[Patentdokument 1] Veröffentlichte japanische Übersetzung Nr.
2012-511299 der internationalen PCT-Veröffentlichung
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Solarstromerzeugungssystem schließt eine Abschaltungsvorrichtung ein und die Abschaltungsvorrichtung nutzt eine Schaltvorrichtung, die ausgelegt ist, um einen mechanischen Kontakt wie ein Relais als Schaltvorrichtung zum Trennen eines Stromwegs im Solarstromerzeugungssystem zu öffnen und zu schließen. Die Schaltvorrichtung erzeugt beim Öffnen und Schließen des Kontakts Lärm einschließlich Druckwellen.
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Die Schaltvorrichtung wird häufig durch den von den Solarzellenmodulen des Solarstromerzeugungssystems zugeführten Strom angetrieben. Wenn die von den Solarzellenmodulen erzeugte Strommenge in diesem Fall geringer ist als diejenige, die für den Antrieb der Schaltvorrichtung erforderlich ist, wird zum Beispiel, auch wenn ein Versuch unternommen wird, den Kontakt der Schaltvorrichtung mit dem Strom von den Solarzellenmodulen zu schließen (auch wenn ein Versuch unternommen wird, die Schaltvorrichtung in einen EIN-Zustand zu stellen), der Kontakt sofort geöffnet (die Schaltvorrichtung wird in einen AUS-Zustand gestellt), und das Schließen und Öffnen kann wiederholt werden. Wenn zudem die von den Solarzellenmodulen erzeugte Strommenge instabil wird, kann die Schaltvorrichtung wiederholt zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand umgeschaltet werden. Dieses Phänomen destabilisiert den Betrieb des Solarstromerzeugungssystems.
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Ein Ziel dieser Erfindung ist es, die Stabilität eines Solarstromerzeugungssystems zu verbessern.
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Ein Solarstromerzeugungssystem nach einem Aspekt dieser Erfindung schließt einen Strang, einen Wechselrichter, eine erste Abschaltungsvorrichtung und eine zweite Abschaltungsvorrichtung ein. Der Strang schließt eine Vielzahl von Solarzellenmodulen ein, die in Reihenschaltung verbunden sind. Der Wechselrichter ist an den Strang angeschlossen und ausgelegt, um die Gleichstromausgabe aus den Solarzellenmodulen in Wechselstrom umzuwandeln. Die erste Abschaltungsvorrichtung ist zwischen dem Strang und dem Wechselrichter angeschlossen und ausgelegt, um den Strang und den Wechselrichter als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal vom Wechselrichter zu trennen. Die zweite Abschaltungsvorrichtung ist mit einem Stromweg verbunden, der eine Solarzellenmodulgruppe und entweder ein anderes Solarzellenmodul oder den Wechselrichter verbindet. Die Solarzellenmodulgruppe schließt ein oder mehrere unter der Vielzahl von in Reihenschaltung im Strang verbundenen Solarzellenmodulen ein. Die zweite Abschaltungsvorrichtung ist ausgelegt, um die Solarzellenmodulgruppe und entweder das andere Solarzellenmodul oder den Wechselrichter als Reaktion auf ein zweites, von der ersten Abschaltungsvorrichtung gesendetes Steuerungssignal zu trennen.
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Die zweite Abschaltungsvorrichtung wird von Strom angetrieben, der von einem oder mehreren unter der Vielzahl von Solarzellenmodulen erzeugt wird, die in Reihenschaltung in der Solarzellenmodulgruppe verbunden sind. Die zweite Abschaltungsvorrichtung schließt eine dritte Schalteinheit ein, die mit einem Stromweg verbunden ist, der einen anodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und entweder das andere Solarzellenmodul oder den Wechselrichter verbindet. Die dritte Schalteinheit schließt eine fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit und eine dritte Halbleiterschaltvorrichtung ein, die mit der fünften Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist. Die dritte Halbleiterschaltvorrichtung wird eingeschaltet (EIN), bevor die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird.
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Beim Solarstromerzeugungssystem schließt die zweite Abschaltungsvorrichtung, die vom Strom von der Solarzellenmodulgruppe angetrieben wird, eine dritte Schalteinheit ein, und die dritte Schalteinheit schließt eine fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit und eine dritte Halbleiterschaltvorrichtung ein, die mit der fünften Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist. Die dritte Halbleiterschaltvorrichtung wird eingeschaltet (EIN), bevor die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird. Wenn in der zweiten Abschaltungsvorrichtung, die durch Strom von der ersten Solarzellenmodulgruppe angetrieben wird, die dritte Halbleiterschaltvorrichtung eingeschaltet wird (EIN), bevor die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird, wird das Auftreten eines Phänomens reduziert, bei dem sich die fünfte Öffhungs-und-Schließeinheit je nach der Menge des von der Solarzellenmodulgruppe erzeugten Stroms öffnet und schließt und sich das Verbinden und Trennen des Stromwegs, mit dem der anodenseitige Anschluss der Solarzellenmodulgruppe verbunden ist, wiederholt, wenn die von der Solarzellenmodulgruppe erzeugte Strommenge geringer ist als der für den Antrieb der fünften Öffnungs-und-Schließeinheit erforderliche Strom und/oder wenn die von der Solarzellenmodulgruppe erzeugte Strommenge instabil ist. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems stabilisiert.
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Die dritte Schalteinheit kann eine sechste Öffnungs-und-Schließeinheit einschließen, die mit der dritten Halbleiterschaltvorrichtung in Reihenschaltung verbunden ist. In diesem Fall kann die dritte Halbleiterschaltvorrichtung zuverlässig elektrisch vom Solarstromerzeugungssystem getrennt werden.
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Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann eine vierte Schalteinheit einschließen, die mit einem Stromweg verbunden ist, der einen kathodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und entweder das andere Solarzellenmodul oder den Wechselrichter verbindet. Die vierte Schalteinheit kann eine siebte Öffnungs-und-Schließeinheit und eine vierte Halbleiterschaltvorrichtung einschließen, die mit der siebten Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist. Die vierte Halbleiterschaltvorrichtung kann eingeschaltet werden (EIN), bevor die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird. In diesem Fall können bei der zweiten Abschaltungsvorrichtung sowohl der Stromweg, der den anodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und die andere Vorrichtung verbindet, als auch der Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und die andere Vorrichtung verbindet, getrennt werden. Darüber hinaus ist es möglich, das Auftreten des Phänomens zu reduzieren, bei dem die siebte Öffhungs-und-Schließeinheit betätigt wird, um sich je nach der von der Solarzellenmodulgruppe erzeugten Strommenge zu öffnen und zu schließen und das Verbinden und Trennen der Stromwege, mit denen der kathodenseitige Anschluss der Solarzellenmodulgruppe verbunden ist, wiederholt wird, wenn die von der Solarzellenmodulgruppe erzeugte Strommenge geringer ist als die Antriebsleistung der siebten Öffnungs-und-Schließeinheit und/oder die von der Solarzellenmodulgruppe erzeugte Strommenge instabil ist. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems stabilisiert.
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Die vierte Schalteinheit kann eine achte Öffnungs-und-Schließeinheit einschließen, die mit der vierten Halbleiterschaltvorrichtung in Reihenschaltung verbunden ist. In diesem Fall kann die vierte Halbleiterschaltvorrichtung zuverlässig elektrisch vom Solarstromerzeugungssystem getrennt werden.
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Die dritte Schalteinheit und die vierte Schalteinheit können gleichzeitig ein-/ausgeschaltet werden (EIN/AUS). In diesem Fall können als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal sowohl der Stromweg, der den anodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und die andere Vorrichtung verbindet, als auch der Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und die andere Vorrichtung verbindet, gleichzeitig getrennt werden.
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Die dritte Schalteinheit und die vierte Schalteinheit können unabhängig voneinander ein/ausgeschaltet werden (EIN/AUS). In diesem Fall können als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal die Arten von Trennkombinationen erhöht werden, indem der Stromweg, der den anodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und die andere Vorrichtung verbindet, und der Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und die andere Vorrichtung verbindet, genutzt werden.
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Die erste Abschaltungsvorrichtung kann eine erste Schalteinheit einschließen, die mit einem anodenseitigen Anschluss des Strangs und einem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist. Die erste Schalteinheit kann eine erste Öffnungs-und-Schließeinheit und eine erste Halbleiterschaltvorrichtung einschließen, die mit der ersten Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist. Die erste Halbleiterschaltvorrichtung kann in den EIN-Zustand gestellt werden, bevor die erste Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird. In diesem Fall wird die Erzeugung von Lärm und Rattern in der ersten Schalteinheit, die mit dem anodenseitigen Anschluss des Strangs und dem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist, reduziert, und der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems wird stabilisiert.
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Die erste Schalteinheit kann eine zweite Öffnungs-und-Schließeinheit einschließen, die mit der ersten Halbleiterschaltvorrichtung in Reihenschaltung verbunden ist. In diesem Fall kann die erste Halbleiterschaltvorrichtung zuverlässig elektrisch vom Solarstromerzeugungssystem getrennt werden.
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Die erste Abschaltungsvorrichtung kann eine zweite Schalteinheit einschließen, die mit einem anodenseitigen Anschluss des Strangs und einem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist. Die zweite Schalteinheit kann eine dritte Öffnungs-und-Schließeinheit und eine zweite Halbleiterschaltvorrichtung einschließen, die mit der dritten Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist. Die zweite Halbleiterschaltvorrichtung kann eingeschaltet werden (EIN), bevor die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird. In diesem Fall wird die Erzeugung von Lärm und Rattern in der zweiten Schalteinheit, die mit dem kathodenseitigen Anschluss des Strangs und dem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist, reduziert, und der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems wird stabilisiert.
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Die zweite Schalteinheit kann eine vierte Öffnungs-und-Schließeinheit einschließen, die mit der zweiten Halbleiterschaltvorrichtung in Reihenschaltung verbunden ist. In diesem Fall kann die zweite Halbleiterschaltvorrichtung zuverlässig elektrisch vom Solarstromerzeugungssystem getrennt werden.
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Die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit können gleichzeitig ein-/ausgeschaltet werden (EIN/AUS). In diesem Fall können als Reaktion auf das erste Steuerungssignal der Stromweg, der den anodenseitigen Anschluss des Strangs und den anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbindet, und der Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss des Strangs und den kathodenseitigen Anschuss des Wechselrichters verbindet, gleichzeitig getrennt werden.
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Die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit können unabhängig voneinander ein/ausgeschaltet werden (EIN/AUS). In diesem Fall können die Arten von Trennkombinationen erhöht werden, indem der Stromweg, der den anodenseitigen Anschluss des Strangs und den anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbindet, und der Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss des Strangs und den kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbindet, genutzt werden.
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Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann eine Bypass-Vorrichtung einschließen, die in Parallelschaltung mit der Solarzellenmodulgruppe verbunden und ausgelegt ist, um einen Stromweg zu bilden, der die Solarzellenmodulgruppe umgeht.
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Wenn eine Störung in der Solarzellenmodulgruppe auftritt, ist in diesem Fall der vom anderen Solarzellenmodul erzeugte Strom in der Lage, die Bypass-Vorrichtung zu umgehen, um dem Wechselrichter zugeführt zu werden.
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Die erste Abschaltungsvorrichtung kann durch aus einer handelsüblichen Stromversorgung zugeführten Strom angetrieben werden. In diesem Fall kann die erste Abschaltungsvorrichtung arbeiten, egal, ob sie vom Strang mit Strom versorgt wird oder nicht. Folglich können der Strang und der Wechselrichter in einem Notfall zuverlässig getrennt werden, wodurch die Sicherheit des Solarstromerzeugungssystems in einem Notfall verbessert werden kann.
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Der Wechselrichter kann das erste Steuerungssignal per Stromleitungskommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung senden. In diesem Fall ist keine separate Verdrahtung für die Kommunikation zwischen dem Wechselrichter und der ersten Abschaltungsvorrichtung notwendig.
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Der Wechselrichter kann das erste Steuerungssignal per drahtloser Kommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung senden. In diesem Fall ist keine Verdrahtung für die Kommunikation zwischen dem Wechselrichter und der ersten Abschaltungsvorrichtung notwendig.
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Die erste Abschaltungsvorrichtung kann das zweite Steuerungssignal per Stromleitungskommunikation bei Empfang des ersten Steuerungssignals vom Wechselrichter an die zweite Abschaltungsvorrichtung senden. In diesem Fall ist keine separate Verdrahtung für die Kommunikation zwischen der ersten Abschaltungsvorrichtung und der zweiten Abschaltungsvorrichtung notwendig.
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Die erste Abschaltungsvorrichtung kann das zweite Steuerungssignal per drahtloser Kommunikation bei Empfang des ersten Steuerungssignals vom Wechselrichter an die zweite Abschaltungsvorrichtung senden. In diesem Fall ist keine Verdrahtung für die Kommunikation zwischen der ersten Abschaltungsvorrichtung und der zweiten Abschaltungsvorrichtung notwendig.
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Erfindungsgemäß besteht die Möglichkeit, die Stabilität eines Solarstromerzeugungssystems zu verbessern.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung eines Solarstromerzeugungssystems.
- 2 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung einer ersten Abschaltungsvorrichtung.
- 3 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung einer zweiten Abschaltungsvorrichtung.
- 4 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung eines weiteren Beispiels einer Verbindung einer Bypass-Vorrichtung in einer zweiten Abschaltungsvorrichtung.
- 5 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung einer Schalteinheit.
- 6 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung einer Schalteinheit.
- 7 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung einer Schalteinheit.
- 8 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung eines Zustands einer ersten Abschaltungsvorrichtung in jedem Betriebsmodus.
- 9 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung eines Zustands einer zweiten Abschaltungsvorrichtung in jedem Betriebsmodus.
- 10 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung von Solarzellenmodulgruppen in einem Strang.
- 11 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung von Solarzellenmodulgruppen in einem Strang.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Beschrieben ist ein Solarstromerzeugungssystem 1 unter Bezugnahme auf 1. 1 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung eines Solarstromerzeugungssystems 1. Das Solarstromerzeugungssystem 1 schließt einen Strang 2, einen Wechselrichter 3, eine erste Abschaltungsvorrichtung 4 und eine zweite Abschaltungsvorrichtung 5A bis 5D ein.
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Der Strang 2 schließt eine Vielzahl von Solarzellenmodulen 6 ein, die in Reihenschaltung verbunden sind. Der Strang 2 dieser Ausführungsform schließt 16 Solarzellenmodule 6 ein. Es ist darauf hinzuweisen, dass das Solarstromerzeugungssystem 1 eine Solarzellenanordnung einschließen kann, bei der eine Vielzahl von Strängen 2 in Parallelschaltung verbunden ist.
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Der Strang 2 schließt eine Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen ein. Eine jede der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen schließt jeweils ein oder eine Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulen 6 ein. Jede Solarzellenmodulgruppe weist einen anodenseitigen Anschluss und einen kathodenseitigen Anschluss auf. In einer Gruppe, die ein Solarzellenmodul 6 einschließt, stellt die Anode des Solarzellenmoduls 6 den anodenseitigen Anschluss der Gruppe bereit, und die Kathode des Solarzellenmoduls 6 stellt den kathodenseitigen Anschluss der Gruppe bereit.
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In einer Gruppe, die eine Vielzahl von Solarzellenmodulen 6 einschließt, ist von der Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulen 6 der anodenseitige Anschluss der Gruppe die Anode des Solarzellenmoduls 6, das der Anode des Wechselrichters 3 am nächsten ist, und der kathodenseitige Anschluss dieser Gruppe ist die Kathode des Solarzellenmoduls 6, das der Kathode des Wechselrichters 3 am nächsten ist. 1 ist der anodenseitige Anschluss einer jeden Solarzellenmodulgruppe mit „+“ gekennzeichnet, und der kathodenseitige Anschluss ist mit „" gekennzeichnet.
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Der Strang 2 schließt insgesamt acht Solarzellenmodulgruppen ein: eine erste Solarzellenmodulgruppe 6A bis zu einer achten Solarzellenmodulgruppe 6H. Die erste Gruppe 6A, die dritte Gruppe 6C, die fünfte Gruppe 6E und die siebte Gruppe 6G schließen jeweils ein Solarzellenmodul 6 ein. Die zweite Gruppe 6B, die vierte Gruppe 6D, die sechste Gruppe 6F und die achte Gruppe 6H schließen jeweils drei Solarzellenmodule 6 ein.
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Die erste Gruppe 6Abis achte Gruppe 6H sind in Reihenschaltung im Strang 2 verbunden. Insbesondere ist der kathodenseitige Anschluss der ersten Gruppe 6A mit dem anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6B verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der zweiten Gruppe 6B ist mit dem anodenseitigen Anschluss der dritten Gruppe 6C verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der dritten Gruppe 6C ist mit dem anodenseitigen Anschluss der vierten Gruppe 6D verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der vierten Gruppe 6D ist mit dem anodenseitigen Anschluss der fünften Gruppe 6E verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der fünften Gruppe 6E ist mit dem anodenseitigen Anschluss der sechsten Gruppe 6F verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der sechsten Gruppe 6F ist mit dem anodenseitigen Anschluss der siebten Gruppe 6G verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der siebten Gruppe 6G ist mit dem anodenseitigen Anschluss der achten Gruppe 6H verbunden. Es ist darauf hinzuweisen, dass der anodenseitige Anschluss der ersten Gruppe 6A mit dem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden ist. Der kathodenseitige Anschluss der achten Gruppe 6H ist mit dem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden.
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Die Solarzellenmodule 6 empfangen Sonnenlicht und erzeugen Strom. Die Solarzellenmodule 6 weisen zum Beispiel eine Leerlaufspannung von 50 V auf. Der Wechselrichter 3 ist an den Strang 2 über eine Stromleitung angeschlossen. Der Wechselrichter 3 wandelt den vom Strang 2, in dem die Vielzahl von Solarzellenmodulen 6 in Reihenschaltung verbunden ist, ausgegebenen Gleichstrom in Wechselstrom um. Der Wechselrichter 3 ist an ein Stromsystem 7 angeschlossen und speist handelsübliche Stromsysteme und Lastvorrichtungen mit Wechselstrom.
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Insbesondere schließt der Wechselrichter 3 einen DC/DC-Wandler 3a, einen DC/AC-Inverter 3b, eine Steuereinheit 3d und eine erste Steuerungssignalgenerierungseinheit 3d ein. Der DC/DC-Wandler 3a wandelt die Spannung der Stromausgabe aus dem Strang 2 in eine vorgegebene Spannung um und speist diese in den DC/AC-Inverter 3b ein. Der DC/AC-Inverter 3b wandelt die Gleichstromausgabe aus dem DC/DC-Wandler 3a in Wechselstrom um.
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Die Steuereinheit 3c ist ein Computersystem, das eine CPU, einen Speicher und verschiedene Schnittstellen einschließt. Die Steuereinheit 3c steuert den DC/DC-Wandler 3a und den DC/AC-Inverter 3b. Die Steuereinheit 3c kann den DC/DC-Wandler 3a und den DC/AC-Inverter 3b durch die Ausführung eines in einer Speichervorrichtung gespeicherten Programms steuern. Die erste Steuerungssignalgenerierungseinheit 3d sendet ein erstes Steuerungssignal S1 an die erste Abschaltungsvorrichtung 4b per Stromleitungskommunikation, wenn ein Betriebsschalter 8 gedrückt wird.
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Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 ist mit einer Stromleitung verbunden, die den Strang 2 und den Wechselrichter 3 verbindet. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 trennt den Strang 2 und den Wechselrichter 3 als Reaktion auf das erste Steuerungssignal S1 vom Wechselrichter 3.
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Die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D sind jeweils mit einem Stromweg verbunden, der eine Solarzellenmodulgruppe mit einem anderen Solarzellenmodul verbindet, oder einem Stromweg, der eine Solarzellenmodulgruppe und den Wechselrichter 3 verbindet.
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Insbesondere ist die zweite Abschaltungsvorrichtung 5Amit einem Stromweg verbunden, der den anodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A und die erste Abschaltungsvorrichtung 4 verbindet, und auch mit einem Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A und den anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6B verbindet. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5B ist mit einem Stromweg verbunden, der die anodenseitigen Anschlüsse der dritten Gruppe 6C und die kathodenseitigen Anschlüsse der zweiten Gruppe 6B verbindet, und auch mit einem Stromweg, der die kathodenseitigen Anschlüsse der dritten Gruppe 6C und den anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6D verbindet. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5C ist mit einem Stromweg verbunden, der die anodenseitigen Anschlüsse der fünften Gruppe 6E und die kathodenseitigen Anschlüsse der vierten Gruppe 6D verbindet, und auch mit einem Stromweg, der die kathodenseitigen Anschlüsse der fünften Gruppe 6E und den anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6F verbindet. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5D ist mit einem Stromweg verbunden, der die anodenseitigen Anschlüsse der siebten Gruppe 6G und die kathodenseitigen Anschlüsse der sechsten Gruppe 6F verbindet, und auch mit einem Stromweg, der die kathodenseitigen Anschlüsse der siebten Gruppe 6G und den anodenseitigen Anschluss der achten Gruppe 6H verbindet.
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Als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal S2 von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 trennt eine jede der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5Abis 5D die Solarzellenmodulgruppe, mit der die Vorrichtung verbunden ist, und die anderen Solarzellenmodule, oder trennt die Solarzellenmodulgruppe, mit der die Vorrichtung und der Wechselrichter 3 verbunden sind.
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Eine Auslegung der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 ist unten unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung der ersten Abschaltungsvorrichtung 4. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 schließt eine erste Schalteinheit 4a, eine zweite Schalteinheit 4b, eine erste Signalempfangseinheit 4c, eine erste Antriebseinheit 4d und eine erste Signalübermittlungseinheit 4e ein.
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Die erste Schalteinheit 4a weist ein Ende auf, das mit dem anodenseitigen Anschluss des Strangs 2 verbunden ist, während das andere Ende mit dem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist. Der anodenseitige Anschluss des Strangs 2 entspricht der Anode des Solarzellenmoduls 6 in der ersten Gruppe 6A. Die erste Schalteinheit 4a verbindet oder trennt den Stromweg zwischen dem anodenseitigen Anschluss des Strangs 2 und dem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3.
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Die zweite Schalteinheit 4b weist ein Ende auf, das mit dem kathodenseitigen Anschluss des Strangs 2 verbunden ist, während das andere Ende mit dem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist. Der kathodenseitige Anschluss des Strangs 2 entspricht der Kathode des Solarzellenmoduls 6 von den Solarzellenmodulen 6 in der achten Gruppe 6H, das dem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 am nächsten ist. Die zweite Schalteinheit 4b verbindet oder trennt den Stromweg zwischen dem kathodenseitigen Anschluss des Strangs 2 und dem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3.
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In dieser Ausführungsform werden die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b gleichzeitig zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand, gesteuert von der ersten Antriebseinheit 4d, umgeschaltet. Folglich ist es möglich, die Stromleitung, die den anodenseitigen Anschluss des Strangs 2 und den anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbindet, und die Stromleitung, die den kathodenseitigen Anschluss des Strangs 2 und den kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbindet, gleichzeitig zu trennen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass „die Schalteinheit einschalten (EIN)“ bedeutet, dass die Schalteinheit leitend gemacht wird, um die Stromleitung oder den Stromweg zu aktivieren, mit der/dem die Schalteinheit verbunden ist, um sie/ihn elektrisch leitend zu machen. Dagegen bedeutet „die Schalteinheit ausschalten (AUS)“, dass die Schalteinheit isoliert gemacht wird, um die Stromleitung oder den Stromweg, mit der/dem die Schalteinheit verbunden ist, elektrisch zu trennen.
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Darüber hinaus können die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b unabhängig mit dem Antriebssignal von der ersten Antriebseinheit 4d gespeist werden, um zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand unabhängig voneinander umgeschaltet zu werden. Entsprechend können die Arten von Trennkombinationen erhöht werden, indem die Stromleitung, die den anodenseitigen Anschluss des Strangs 2 und den anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbindet, und die Stromleitung, die den kathodenseitigen Anschluss des Strangs 2 und den kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbindet, genutzt werden. Beispielsweise können beide der oben genannten Stromleitungen getrennt werden, und es kann auch eine der beiden Stromleitungen getrennt werden. Folglich können der Strang 2 und der Wechselrichter 3 zuverlässig getrennt werden, indem eine Stromleitung durch eine andere Schalteinheit getrennt wird, auch wenn eine der Schalteinheiten nicht einwandfrei arbeitet.
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Die erste Signalempfangseinheit 4c empfängt ein erstes Steuerungssignal S1, das vom Wechselrichter 3 gesendet wird. Beim Empfang des ersten Steuerungssignals S1 sendet die erste Signalempfangseinheit 4c der ersten Antriebseinheit 4d ein Signal, das angibt, dass das erste Steuerungssignal S1 empfangen wurde. In dieser Ausführungsform wird das erste Steuerungssignal S1 per Stromleitungskommunikation an die Stromleitung gesendet, die den Wechselrichter 3 und die erste Abschaltungsvorrichtung 4 verbindet. So ist die erste Signalempfangseinheit 4c beispielsweise eine Signalempfangsschaltung, die ausgelegt ist, um ein Signal zu extrahieren, das per Stromleitungskommunikation von der Stromleitung gesendet wird.
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Die erste Antriebseinheit 4d sendet ein Antriebssignal für den Antrieb der ersten Schalteinheit 4a und der zweiten Schalteinheit 4b an die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b. Wenn der Strang 2 mit dem Wechselrichter 3 verbunden ist, sendet die erste Antriebseinheit 4d ein Antriebssignal an die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b, um die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b einzuschalten (EIN). Dagegen unterbricht die erste Antriebseinheit 4d beim Empfang eines Signals, das angibt, dass das erste Steuerungssignal S1 von der ersten Signalempfangseinheit 4c empfangen wurde, das Aussenden des Antriebssignals und schaltet die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b aus (AUS). Mit der Auslegung sind die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b in der Lage, den Strang 2 und den Wechselrichter 3 als Reaktion auf das erste Steuerungssignal S1 zu trennen.
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Gegenteilig zur obigen Auslegung können die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b beim Empfang des Antriebssignals von der ersten Antriebseinheit 4d ausgeschaltet werden (AUS). In diesem Fall sendet die erste Antriebseinheit 4d ein Antriebssignal, wenn sie von der ersten Signalempfangseinheit 4c ein Signal empfängt, das angibt, dass das erste Steuerungssignal S1 empfangen wurde, und schaltet die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b aus (AUS). Wenn sie das Signal, das angibt, dass das erste Steuerungssignal S1 empfangen wurde, nicht empfängt, unterbricht die erste Antriebseinheit 4d das Aussenden des Antriebssignals und schaltet die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b ein (EIN).
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Die erste Antriebseinheit 4d ist beispielsweise eine Signalgenerierungsschaltung, die ausgelegt ist, um bei Empfang eines Signals von der ersten Signalempfangseinheit 4c ein Signal für den Antrieb der ersten Schalteinheit 4a und der zweiten Schalteinheit 4b zu generieren.
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Wenn der Strang 2 und der Wechselrichter 3 als Reaktion auf das erste Steuerungssignal S 1 getrennt werden, sendet die erste Antriebseinheit 4d der ersten Signalübermittlungseinheit 4e ein Signal, das angibt, dass der Strang 2 und der Wechselrichter 3 getrennt wurden. Wenn die erste Signalübermittlungseinheit 4e das Signal empfängt, das angibt, dass der Strang 2 und der Wechselrichter 3 getrennt wurden, sendet sie ein zweites Steuerungssignal S2 an die Stromleitung, die die erste Abschaltungsvorrichtung 4 und den Strang 2 verbindet. In dieser Ausführungsform sendet die erste Signalübermittlungseinheit 4e das zweite Steuerungssignal S2 an die Stromleitung, die die erste Abschaltungsvorrichtung 4 und den Strang 2 per Stromleitungskommunikation verbindet. So ist die erste Signalübermittlungseinheit 4e beispielsweise eine Signalgenerierungsschaltung, die ausgelegt ist, um ein Signal zu generieren und zu senden, das per Stromleitungskommunikation zu übermitteln ist.
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Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 wird von einer externen handelsüblichen Stromversorgung 9 angetrieben. Insbesondere nutzt die erste Antriebseinheit 4d Wechselstrom, der von der handelsüblichen Stromversorgung 9 zugeführt wird, um ein Signal für den Antrieb der ersten Schalteinheit 4a und der zweiten Schalteinheit 4b zu generieren. Beispielsweise wandelt die erste Antriebseinheit 4d den Wechselstrom von der handelsüblichen Stromversorgung 9 in Gleichstrom um, um Antriebsleistung zu generieren. Die erste Signalempfangseinheit 4c und die erste Signalübermittlungseinheit 4e werden ebenfalls vom Wechselstrom angetrieben, der von der handelsüblichen Stromversorgung 9 zugeführt wird. Diese Auslegungen erlauben der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 zu arbeiten, egal, ob Strom vom Strang 2 zugeführt wird oder nicht.
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Eine Auslegung der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5A bis 5D ist unten unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5Abis 5D. Die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D weisen eine identische Auslegung auf. So wird die Auslegung der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5A im Folgenden als Beispiel beschrieben. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A schließt eine dritte Schalteinheit 5a, eine vierte Schalteinheit 5b, eine zweite Signalempfangseinheit 5c, eine Bypass-Schaltung 5d, eine Stromversorgungseinheit 5e, eine zweite Antriebseinheit 5f und eine Bypass-Vorrichtung 5g ein.
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Die dritte Schalteinheit 5a weist ein Ende auf, das mit dem anodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A verbunden ist, während das andere Ende mit der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 verbunden ist. Die dritte Schalteinheit 5a verbindet oder trennt den Stromweg zwischen dem anodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A und der ersten Abschaltungsvorrichtung 4. Die vierte Schalteinheit 5b weist ein Ende auf, das mit dem kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A verbunden ist, während das andere Ende mit dem anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6B verbunden ist. Die vierte Schalteinheit 5b verbindet oder trennt den Stromweg zwischen dem kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A und dem anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6B.
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In dieser Ausführungsform werden die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b gleichzeitig zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand, gesteuert von der zweiten Antriebseinheit 5f, umgeschaltet. Mit der Auslegung ist die zweite Abschaltungsvorrichtung 5Ain der Lage, den Stromweg, der den anodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A und die erste Abschaltungsvorrichtung 4 verbindet, und den Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A und den anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6B verbindet, gleichzeitig zu trennen.
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Darüber hinaus können die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b unabhängig mit dem Antriebssignal von der zweiten Antriebseinheit 5f gespeist werden, um zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand unabhängig voneinander umgeschaltet zu werden. Mit der Auslegung ist die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A in der Lage, die Arten von Trennkombinationen, die den Stromweg, der den anodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A und die erste Abschaltungsvorrichtung 4 verbindet, und den Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6Aund den anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6B verbindet, nutzen, zu erhöhen. Beispielsweise können beide der oben genannten Stromwege getrennt werden, und es kann auch nur einer der beiden Stromwege getrennt werden. Folglich können die erste Gruppe 6Aund die andere Vorrichtung getrennt werden, indem ein Stromkreis durch eine andere Schalteinheit getrennt wird, auch wenn eine der Schalteinheiten nicht einwandfrei arbeitet.
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Die zweite Signalempfangseinheit 5c empfängt das zweite Steuerungssignal S2, das von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 gesendet wird. Die zweite Signalempfangseinheit 5c sendet, wenn sie das zweite Steuerungssignal S2 empfängt, der zweiten Antriebseinheit 5f ein Signal, das angibt, dass das zweite Steuerungssignal S2 empfangen wurde. In dieser Ausführungsform wird das zweite Steuerungssignal S2 per Stromleitungskommunikation an den Stromweg gesendet, der die erste Abschaltungsvorrichtung 4 und die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A verbindet. So ist die zweite Signalempfangseinheit 5c beispielsweise eine Signalempfangsschaltung, die ausgelegt ist, um ein Signal zu extrahieren, das per Stromleitungskommunikation von einem Stromkreis gesendet wird.
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Die Bypass-Schaltung 5d ist ein Kreislauf, der ausgelegt ist, um das über einen Stromweg an den anderen Stromweg in der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5A gesendete zweite Steuerungssignal S2 zu übermitteln. Insbesondere übermittelt die Bypass-Schaltung 5d das über den Stromweg, mit dem die Abschaltungsvorrichtung 4 verbunden ist, gesendete zweite Steuerungssignal S2 an den Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A und den anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6B verbindet.
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In dieser Ausführungsform wird das zweite Steuerungssignal S2 per Stromleitungskommunikation durch die Stromwege übermittelt. Das heißt, dass das zweite Steuerungssignal S2 ein Signal mit einer vorgegebenen Frequenz ist. Entsprechend ist die Bypass-Schaltung 5d ein Kreislauf, der ausgelegt ist, um Signale einer vorgegebenen Frequenz passieren zu lassen. Insbesondere handelt es sich bei der Bypass-Schaltung 5d beispielsweise um einen Hochpass-Kreislauf, der ausgelegt ist, um Signale passieren zu lassen, deren Frequenzen größer oder gleich der vorgegebenen Frequenz sind, oder um einen Bandpass-Kreislauf, der ausgelegt ist, um nur Signale einer vorgegebenen Frequenz passieren zu lassen. Die Bypass-Schaltung 5d, bei der es sich um einen Hochpass handelt, kann beispielsweise durch eine kapazitive Widerstandsvorrichtung implementiert sein.
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Die Stromversorgungseinheit 5e nutzt den vom in der ersten Gruppe 6A eingeschlossenen Solarzellenmodul erzeugten Strom, um Strom für den Antrieb der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5A zu erzeugen. Wenn Gleichstrom als Strom für den Antrieb der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5A genutzt wird, ist die Stromversorgungseinheit 5e beispielsweise eine Reglerschaltung.
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Die zweite Antriebseinheit 5f sendet ein Antriebssignal für den Antrieb der dritten Schalteinheit 5a und der vierten Schalteinheit 5b an die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b. Die zweite Antriebseinheit 5f nutzt den von der Stromversorgungseinheit 5e zugeführten Strom, um das Antriebssignal zu generieren und sendet es an die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b.
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Wenn gewünscht wird, die Solarzellenmodulgruppen, mit denen die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A verbunden ist, mit einer anderen Vorrichtung zu verbinden, sendet die zweite Antriebseinheit 5f ein Antriebssignal an die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b, um die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b einzuschalten (EIN).
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Dagegen unterbricht die zweite Antriebseinheit 5f beim Empfang eines Signals, das angibt, dass das zweite Steuerungssignal S2 von der ersten Signalempfangseinheit 5c empfangen wurde, das Aussenden des Antriebssignals und schaltet die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b aus (AUS). So sind die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b in der Lage, die Solarzellenmodulgruppen und die andere Vorrichtung als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal S2 zu trennen.
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Gegenteilig zur obigen Auslegung können die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b beim Empfang eines Antriebssignals von der zweiten Antriebseinheit 5f ausgeschaltet werden (AUS). In diesem Fall sendet die zweite Antriebseinheit 5f ein Antriebssignal, wenn sie ein Signal empfängt, das angibt, dass das zweite Steuerungssignal S2 von der zweiten Signalempfangseinheit 5c empfangen wurde, und schaltet die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b aus (AUS). Wenn sie das Signal, das angibt, dass das erste Steuerungssignal S2 empfangen wurde, nicht empfängt, unterbricht die zweite Antriebseinheit 5f das Aussenden des Antriebssignals und schaltet die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b ein (EIN).
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Die zweite Antriebseinheit 5f ist beispielsweise eine Signalgenerierungsschaltung, die ausgelegt ist, um bei Empfang eines Signals von der zweiten Signalempfangseinheit 5c unter Nutzung des von der Stromversorgungseinheit 5e zugeführten Stroms ein Signal für den Antrieb der dritten Schalteinheit 5a und der vierten Schalteinheit 5b zu generieren.
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Das zweite Steuerungssignal S2 wird gesendet, nachdem die erste Abschaltungsvorrichtung 4 das erste Steuerungssignal S1 empfangen und den Strang 2 und den Wechselrichter 3 getrennt hat. Entsprechend werden die Stromwege durch die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A getrennt, nachdem der Strang 2 und der Wechselrichter 3 getrennt wurden.
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Die Bypass-Vorrichtung 5g ist in Parallelschaltung mit der ersten Gruppe 6A verbunden, mit der die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A verbunden ist. Die Bypass-Vorrichtung 5g bildet einen Stromweg, der die Solarzellenmodulgruppen umgeht, mit denen die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A verbunden ist. Gemäß der Darstellung in 3 handelt es sich bei der Bypass-Vorrichtung 5g um eine Diode, die eine Anode aufweist, die mit dem kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A verbunden ist, sowie eine Kathode, die mit dem anodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A verbunden ist.
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Wenn eine Störung wie ein plötzlicher Leistungsverlust oder eine ungewöhnliche Hitzeerzeugung an der ersten Gruppe 6A, mit der die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A verbunden ist, auftritt und die erste Gruppe 6A nicht ausreichend Strom ausgeben kann, bildet die Bypass-Vorrichtung 5g einen Stromweg, der die defekte erste Gruppe 6A „umgeht“, sodass der von den anderen Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strom übertragen wird. Wenn insbesondere eine Störung in der ersten Gruppe 6A auftritt, bildet die Bypass-Vorrichtung 5g der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5A einen Weg, um den Strom, der von der zweiten Gruppe 6B bis zur achten Gruppe 6H erzeugt wird, von der zweiten Gruppe 6B an den Wechselrichter 3 (die erste Abschaltungsvorrichtung 4) zu übertragen.
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Wenn die erste Gruppe 6A nicht mehr in der Lage ist, ausreichend Strom auszugeben, ist die Bypass-Vorrichtung 5g, bei der es sich um eine Diode handelt, in der Lage, ohne einen externen Signalbefehl sofort einen Stromweg zu bilden, der die defekte erste Gruppe 6Aumgeht, basierend auf deren elektrischen Eigenschaften.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die beiden Anschlüsse der Bypass-Vorrichtung 5g mit einem beliebigen gewünschten Punkt verbunden werden können, solange die erste Gruppe 6A, mit der die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A verbunden ist, umgangen wird und auch mindestens einer der Anschlüsse der Bypass-Vorrichtung 5g mit der ersten Gruppe 6A ohne Verbindung mit der dritten Schalteinheit 5a oder der vierten Schalteinheit 5b verbunden ist. Beispielsweise ist gemäß der Darstellung in 4 eine Auslegung möglich, bei der die Anode der Diodenbypass-Vorrichtung 5g mit dem Stromweg verbunden ist, der den anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6B und die vierte Schalteinheit 5b verbindet, und die Kathode der Diodenbypass-Vorrichtung 5g mit dem Stromweg verbunden ist, der die Anodenseite der ersten Gruppe und die dritte Schalteinheit 5a verbindet. 4 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung eines weiteren Beispiels einer Verbindung der Bypass-Vorrichtung 5g in der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5A.
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Nun werden Auslegungen der ersten Schalteinheit 4a, der zweiten Schalteinheit 4b, der dritten Schalteinheit 5a und der vierten Schalteinheit 5b unten unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung einer Schalteinheit. Die obigen Schalteinheiten schließen eine Öffnungs-und-Schließeinheit 61 und eine Halbleiterschaltvorrichtung 63 ein.
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Die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ist beispielsweise eine Schaltvorrichtung, die ausgelegt ist, um den Stromweg, der mit der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 verbunden ist, durch Öffnen und Schließen eines Kontakts zu verbinden und zu trennen. Die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ist beispielsweise ein Relais. Die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 (die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a) der ersten Schalteinheit 4a weist ein Ende auf, das mit dem anodenseitigen Anschluss des Strangs 2 verbunden ist, während das andere Ende mit dem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden ist, und wird von der ersten Antriebseinheit 4d angetrieben, um sich zu öffnen und zu schließen. Die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 (die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b) der zweiten Schalteinheit 4b weist ein Ende auf, das mit dem kathodenseitigen Anschluss des Strangs 2 verbunden ist, während das andere Ende mit dem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden ist, und wird von der ersten Antriebseinheit 4d angetrieben, um sich zu öffnen und zu schließen. Die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 (die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c) der dritten Schalteinheit 5a weist ein Ende auf, das mit dem anodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A verbunden ist, während das andere Ende mit der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 verbunden ist, und wird von der zweiten Antriebseinheit 5f angetrieben, um sich zu öffnen und zu schließen. Die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 (die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d) der vierten Schalteinheit 5b weist ein Ende auf, das mit dem kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 6A verbunden ist, während das andere Ende mit dem anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe 6B verbunden ist, und wird von der zweiten Antriebseinheit 5f angetrieben, um sich zu öffnen und zu schließen.
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Die Halbleiterschaltvorrichtung 63 ist in Parallelschaltung mit der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 verbunden und sorgt dafür, dass ein Stromweg, der nicht die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ist, leitend oder isoliert wird. Die Halbleiterschaltvorrichtung 63 ist beispielsweise eine MOSFET-Vorrichtung oder eine Insulated-Gate-Bipolar-Transistor-Vorrichtung (IGBT).
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Die Halbleiterschaltvorrichtung 63 (eine erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a) der ersten Schalteinheit 4a weist eine Gate-Elektrode auf, und die Halbleiterschaltvorrichtung 63 (eine zweite Halbleiterschaltvorrichtung 63b) der zweiten Schalteinheit 4b weist eine Gate-Elektrode auf, und diese Gate-Elektroden sind mit der ersten Antriebseinheit 4d verbunden. Die erste Antriebseinheit 4d ist ausgelegt, um an diese Gate-Anschlüsse ein Signal einer vorgegebenen Spannung zu senden, sodass die erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a und die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 63b in einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand geschaltet werden. In diesem Fall bedeutet „EIN-Zustand“, dass die Halbleiterschaltvorrichtung 63 leitend wird, und „AUS-Zustand“ bedeutet, dass die Halbleiterschaltvorrichtung 63 isoliert wird.
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Die Halbleiterschaltvorrichtung 63 (eine dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c) der dritten Schalteinheit 5a weist eine Gate-Elektrode auf, und die Halbleiterschaltvorrichtung 63 (eine vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d) der vierten Schalteinheit 5b weist eine Gate-Elektrode auf. Diese Gate-Elektroden sind mit der zweiten Antriebseinheit 5fverbunden. Die zweite Antriebseinheit 5f ist ausgelegt, um an diese Gate-Anschlüsse ein Signal einer vorgegebenen Spannung zu senden, sodass die dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c und die vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d in einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand geschaltet werden.
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Wenn an die Gate-Anschlüsse ein Spannungssignal gesendet wird, um die Halbleiterschaltvorrichtung 63 ein- oder auszuschalten (EIN oder AUS) wie eine MOSFET-Vorrichtung oder eine IGBT-Vorrichtung, fließt fast kein Strom durch die Gate-Anschlüsse. Wenn eine MOSFET-Vorrichtung, eine IGBT-Vorrichtung oder dergleichen als Halbleiterschaltvorrichtung 63 genutzt wird, wird der Strom, der erforderlich ist, um die Halbleiterschaltvorrichtung 63 ein- oder auszuschalten (EIN oder AUS), reduziert.
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Wenn in der dritten Schalteinheit 5a und der vierten Schalteinheit 5b die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb dieser Schalteinheiten erzeugte Strommenge geringer ist als der für den Antrieb der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 erforderliche Strom und/oder die erzeugte Strommenge instabil ist, öffnet und schließt sich die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 häufig je nach der Menge des erzeugten Stroms. Wenn die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge insbesondere geringer ist als der für den Antrieb der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 erforderliche Strom, kann die geschlossene Öffhungs-und-Schließeinheit 61 aufgrund des Mangels an Antriebsleistung offen werden, auch wenn ein Versuch unternommen wird, um die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 zu schließen. Dieser Vorgang kann wiederholt werden und führt zu einem Phänomen, bei dem das Öffnen oder Schließen der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 wiederholt wird. Wenn zudem die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb der Schalteinheiten erzeugte Strommenge instabil ist, kann die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 wiederholt offen und geschlossen werden. Dieses Phänomen destabilisiert den Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1.
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Wenn in der dritten Schalteinheit 5a und der vierten Schalteinheit 5b die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb dieser Schalteinheiten erzeugte Strommenge geringer ist als der für den Antrieb der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 erforderliche Strom und/oder die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge instabil ist, wird so die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet (EIN), bevor die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 betätigt wird. Das heißt, dass ein Stromweg, der nicht die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ist, leitend gemacht wird, bevor die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 betätigt wird, um sich zu öffnen und zu schließen. Wenn die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 insbesondere vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand gewechselt wird, um die Schalteinheit einzuschalten (EIN), wird die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet (EIN), während die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 offen bleibt, und anschließend wird die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet.
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Nachdem die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 in den geschlossenen Zustand geschaltet wurde, kann die Halbleiterschaltvorrichtung 63 im EIN-Zustand bleiben oder in den AUS-Zustand geschaltet werden. Der Grund dafür ist, dass die Schalteinheit ungeachtet des Zustands der Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet werden kann (EIN), wenn sich die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 im geschlossenen Zustand befindet. Ob die Halbleiterschaltvorrichtung 63 im EIN-Zustand aufrechtzuerhalten ist oder in den AUS-Zustand umgeschaltet wird, kann abhängig von der Nutzung oder dergleichen angemessen ermittelt werden.
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Wenn die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 vom geschlossenen Zustand in den offenen Zustand geschaltet wird, um die Schalteinheit auszuschalten (AUS), wird die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet (EIN), während die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 geschlossen bleibt, und anschließend wird die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 vom geschlossenen Zustand in den offenen Zustand geschaltet. Nachdem die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 in den geöffneten Zustand geschaltet wurde, wird die Halbleiterschaltvorrichtung 63 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand umgeschaltet.
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Auch wenn die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb der Schalteinheiten erzeugte Strommenge stabil und groß genug ist, wird zum Betätigen der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet (EIN), bevor die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 betätigt wird.
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Um die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 zu betätigen, wird die Halbleiterschaltvorrichtung 63 darüber hinaus in der ersten Schalteinheit 4a und der zweiten Schalteinheit 4b, die nicht vom Strom von den Solarzellenmodulen 6 angetrieben werden, eingeschaltet (EIN), bevor die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 betätigt wird.
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Die Halbleiterschaltvorrichtung 63 wie eine MOSFET-Vorrichtung oder eine IGBT-Vorrichtung weist eine Eigenschaft auf, die bei ihrem Umschalten zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand kaum Lärm erzeugt. Darüber hinaus erzeugt die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 wie ein Relais keinen großen Lärm, es sei denn, es wird über die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 bei deren Öffnungs- und Schließvorgang eine hohe Spannung angelegt. Wenn entsprechend die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet wird (EIN), bevor der Betrieb der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 herbeigeführt wird, wird das Anlegen einer hohen Spannung über die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ausgeschlossen, weswegen es unwahrscheinlich ist, dass die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 bei ihrem Öffnen und Schließen Lärm erzeugt. Folglich wird der erzeugte Lärm in der Schalteinheit reduziert und der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 wird stabilisiert.
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Da in der Öffhungs-und-Schließeinheit 61 kein großer Lärm erzeugt wird, muss die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 keinen hohen Spannungswiderstand aufweisen, was zur Kostenreduktion der Öffhungs-und-Schließeinheit 61 führt.
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Als weitere Auslegung der Schalteinheit kann eine andere Öffnungs-und-Schließeinheit 65 in Reihenschaltung mit der Halbleiterschaltvorrichtung 63 gemäß der Darstellung in 6 verbunden werden. Die Halbleiterschaltvorrichtung 63 ist lediglich elektrisch durch die Nutzung einer alternativen Anordnung von P-Typ-Halbleiterregionen und N-Typ-Halbleiterregionen in einem Halbleitermaterial isoliert. Das heißt, dass die Halbleiterschaltvorrichtung 63 keine komplette Isolierung bereitstellt. Im Gegensatz dazu trennt die Öffnungs-und-Schließeinheit den Stromweg komplett, wenn die beiden Kontakte voneinander für die Trennung separiert werden. Durch die Reihenschaltungsverbindung der Öffhungs-und-Schließeinheit 65 mit der Halbleiterschaltvorrichtung 63 kann die Halbleiterschaltvorrichtung 63 zuverlässig elektrisch vom Solarstromerzeugungssystem 1 getrennt werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass eine andere Öffnungs-und-Schließeinheit 65 für die erste Schalteinheit 4a die zweite Öffnungs-und-Schließeinheit 65a ist. Die andere Öffnungs-und-Schließeinheit 65 für die zweite Schalteinheit 4b ist die vierte Öffnungs-und-Schließeinheit 65b. Die andere Öffhungs-und-Schließeinheit 65 für die dritte Schalteinheit 5a ist die sechste Öffnungs-und-Schließeinheit 65c. Die andere Öffnungs-und-Schließeinheit 65 für die vierte Schalteinheit 5b ist die achte Öffnungs-und-Schließeinheit 65d. 6 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung eines Beispiels einer anderen Schalteinheit.
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Als weiteres Beispiel der Auslegung der Schalteinheit gemäß der Darstellung in 7 ist die Halbleiterschaltvorrichtung 63 in jeder Öffnungs-und-Schließeinheit 61 angeordnet, wenn eine Schaltvorrichtung (zweipolige Schaltvorrichtung), einschließend eine Vielzahl von Öffnungs-und-Schließeinheiten 61, in der Schalteinheit verwendet wird. In diesem Fall wird die Halbleiterschaltvorrichtung 63, die in Parallelschaltung mit der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 verbunden ist, um zum Öffnen oder Schließen betätigt zu werden, eingeschaltet (EIN), bevor die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 betätigt wird. 7 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung einer Schalteinheit.
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Im Folgenden ist ein Beispiel des Betriebs der ersten Abschaltungsvorrichtungen 4 und der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5Abis 5D unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben.
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8 zeigt den Zustand der ersten Abschaltungsvorrichtungen 4 in jedem Betriebsmodus. 9 zeigt die Zustände der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D in jedem Betriebsmodus. Die Betriebsarten des Solarstromerzeugungssystems 1 schließen drei Betriebsarten ein: einen Startmodus, einen aktiven Modus und einen Sicherheitsmodus. Der Sicherheitsmodus schließt einen Normalabschaltungsmodus und einen Notsicherheitsabschaltungsmodus ein. Der Betrieb eines jeden Betriebsmodus ist unten beispielhaft anhand eines Falls beschrieben, in dem die erste Schalteinheit 4a bis vierte Schalteinheit 5b die in 5 dargestellte Auslegung aufweisen.
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Der Startmodus ist ein Modus, der betriebswirksam wird, wenn Sonnenlicht beginnt, auf die Solarzellenmodule 6 einzufallen. Zu diesem Zeitpunkt empfangen die Solarzellenmodule 6 Sonnenlicht, um Strom zu erzeugen. Im Startmodus sendet der Wechselrichter 3 kein erstes Steuerungssignal S1 („KEIN“ erstes Steuerungssignal), und deswegen sendet die erste Antriebseinheit 4d ein Antriebssignal an die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b in der ersten Abschaltungsvorrichtung 4. Folglich werden die erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a und die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 63b eingeschaltet (EIN) und die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a und die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b werden geschlossen (Relaisbetriebsmodus „EIN“), was den Strang 2 mit dem Wechselrichter 3 verbindet. Da kein erstes Steuerungssignal S1 gesendet wird, sendet die erste Signalübermittlungseinheit 4e kein zweites Steuerungssignal S2.
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In den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D nutzt die Stromversorgungseinheit 5e den in den Solarzellenmodulgruppen erzeugten Strom, um Strom für den Antrieb der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D zu erzeugen. Da die erste Abschaltungsvorrichtung 4 kein zweites Steuerungssignal S2 sendet („KEIN“ zweites Steuerungssignal), nutzt die zweite Antriebseinheit 5f zudem den von der Stromversorgungseinheit 5e erzeugten Strom, um ein Antriebssignal zu generieren, und sendet dieses an die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b. Folglich werden die dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c und die vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d eingeschaltet (EIN) und dann werden die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d geschlossen (Relaisbetriebsmodus „EIN“), was die Solarzellenmodulgruppe *mit den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5Abis 5D und einer anderen Vorrichtung verbindet.*
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Im Startmodus, in dem Sonnenlicht auf die Solarzellenmodule 6 einzufallen beginnt, ist die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge gering. So werden im Startmodus die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d, die von dem von den Solarzellenmodulgruppen angetrieben werden, häufig wiederholt geöffnet und geschlossen, was den Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 destabilisiert.
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Aus diesem Grund werden im Startmodus zuerst die dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c und die vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d eingeschaltet (EIN), wenn die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge gering ist. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61a und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b im offenen Zustand. Wenn danach die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge größer wird als der für den Antrieb der fünften Öffhungs-und-Schließeinheit 61 und der siebten Öffhungs-und-Schließeinheit 61b erforderliche Strom, werden diese Öffnungs-und-Schließeinheiten geschlossen. In dieser Auslegung bleiben die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d im Startmodus, in dem die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge geringer ist als der Strom für den Antrieb der Öffnungs-und-Schließeinheiten, im offenen Zustand, wodurch die Möglichkeit besteht, das Auftreten des Phänomens, bei dem sich die Öffnungs-und-Schließeinheiten wiederholt öffnen und schließen, zu reduzieren. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 im Startmodus stabilisiert. Darüber hinaus können die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b von einem Stromweg (das heißt der dritten Halbleiterschaltvorrichtung 63c und der vierten Halbleiterschaltvorrichtung 63d), der nicht die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d ist, eingeschaltet werden (EIN). So ist ein Stromweg, der den Strang 2 und den Wechselrichter 3 verbindet, im Startmodus sichergestellt.
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Gemäß der obigen Beschreibung wird der im Strang 2 erzeugte Strom dem Wechselrichter 3 im Startmodus über die erste Abschaltungsvorrichtung 4 zugeführt. Der Wechselrichter 3 wandelt den vom Strang 2 zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom um, der dem Stromsystem 7 zugeführt wird.
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Der aktive Modus ist ein Zustand, in dem die Solarzellenmodule 6 während des Tags Sonnenlicht empfangen, um Strom zu erzeugen, und gleicht im Wesentlichen dem Startmodus. Im aktiven Modus wird insbesondere kein erstes Steuerungssignal S1 gesendet („KEIN“ erstes Steuerungssignal) und die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 befinden sich im EIN-Zustand (Relaisbetriebsmodus „EIN“). Darüber hinaus wird kein zweites Steuerungssignal S2 gesendet („KEIN“ zweites Steuerungssignal) und die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5Abis 5D befinden sich im EIN-Zustand (Relaisbetriebsmodus „EIN“). Folglich wird der im Strang 2 erzeugte Strom dem Wechselrichter 3 über die erste Abschaltungsvorrichtung 4 zugeführt. Der Wechselrichter 3 wandelt den vom Strang 2 zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom um, der dem Stromsystem 7 zugeführt wird.
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Wenn die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge im aktiven Modus abnimmt (zum Beispiel wenn das betreffende Solarzellenmodul verschattet ist), werden die dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c und die vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d eingeschaltet (EIN) und die fünfte Öffhungs-und-Schließeinheit 61a und die dritte Öffhungs-und-Schließeinheit 61b werden geöffnet. Wenn danach die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge größer wird als der für den Antrieb der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 erforderliche Strom, werden die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61a und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand umgeschaltet. Wenn so die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge im aktiven Modus gering wird, besteht die Möglichkeit, das Auftreten des Phänomens zu reduzieren, bei dem die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61a und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b vom geschlossenen Zustand in den offenen Zustand umgeschaltet werden und sich die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 wiederholt öffnet und schließt. Da die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b vom Stromweg (das heißt der dritten Halbleiterschaltvorrichtung 63c und der vierten Halbleiterschaltvorrichtung 63d), der nicht die geöffnete fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d ist, eingeschaltet werden (EIN), kann der im Strang 2 erzeugte Strom im aktiven Modus dem Wechselrichter 3 zugeführt werden, auch wenn die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge abnimmt.
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Der Normalabschaltungsmodus ist ein Modus, in dem die Solarzellenmodule 6 in der Nacht oder aufgrund des Einflusses von schlechtem Wetter wie Regen nicht dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Entsprechend erzeugen die Solarzellenmodule 6 im Normalabschaltungsmodus keinen Strom. Im Normalabschaltungsmodus sendet der Wechselrichter 3 das erste Steuerungssignal S1 vom Wechselrichter 3 (erstes Steuerungssignal „VORHANDEN“). So hält die erste Antriebseinheit 4d die erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a und die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 63b im EIN-Zustand und öffnet die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a und die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b und schaltet dann die erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a und die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 63b aus (AUS) (Relaisbetriebsmodus „AUS“). Folglich werden der Strang 2 und der Wechselrichter 3 getrennt.
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In den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D sendet die erste Signalübermittlungseinheit 4e das zweite Steuerungssignal S2 per Stromleitungskommunikation an den Strang 2 aufgrund des Aussendens des ersten Steuerungssignals S1 (zweites Steuerungssignal „VORHANDEN“). Als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal S2 schaltet die zweite Antriebseinheit 5f die dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c und die vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d aus (AUS). Darüber hinaus befinden sich die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d im offenen Zustand (Relaisbetriebsmodus „AUS), da von der Solarzellenmodulgruppe im normalen Trennmodus kein Strom erzeugt wird.
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Im Normalabschaltungsmodus hält die zweite Antriebseinheit 5f die dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c und die vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d im AUS-Zustand, da das zweite Steuerungssignal gesendet wird.
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Wenn die Stromerzeugung durch die Solarzellenmodule im Normalabschaltungsmodus aufgrund instabiler Wetterlage oder dergleichen instabil ist, öffnen und schließen sich die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61 d wiederholt und der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 wird instabil. Wenn so die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge aufgrund instabiler Wetterlage oder dergleichen instabil wird, werden die dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c und die vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d eingeschaltet (EIN) und die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d werden geöffnet. Wenn danach die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge größer wird als der für den Antrieb der fünften Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und der siebten Öffnungs-und-Schließeinheit 61d erforderliche Strom und sich stabilisiert, werden die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand umgeschaltet. Wenn somit die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge instabil ist, werden die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d im offenen Zustand gehalten, wodurch es möglich ist, das Auftreten des Phänomens, dass sich die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d wiederholt öffnen und schließen, zu reduzieren. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 stabilisiert.
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Der Notsicherheitsabschaltungsmodus ist ein Modus, in dem die Stromversorgung vom Strang 2 zum Wechselrichter 3 während des Startmodus oder des aktiven Modus getrennt wird. Der Notsicherheitsabschaltungsmodus startet, wenn der Betriebsschalter 8 im Startmodus oder im aktiven Modus betätigt wird.
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Bei einer Betätigung des Betriebsschalters 8 übermittelt insbesondere die erste Steuerungssignalgenerierungseinheit 3d des Wechselrichters 3 das erste Steuerungssignal S1 per Stromleitungskommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung 4 (erstes Steuerungssignal „VORHANDEN“).
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Wenn die erste Signalempfangseinheit 4c das erste Steuerungssignal S1 empfängt, unterbricht die erste Antriebseinheit 4d die Ausgabe von Antriebsleistung an die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b. Folglich werden die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b ausgeschaltet (AUS) und der Strang 2 und der Wechselrichter 3 werden getrennt (Relaisbetriebsmodus „AUS“). Zum Zeitpunkt, an dem die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b ausgeschaltet werden (AUS), sendet die erste Signalübermittlungseinheit 4e das zweite Steuerungssignal S2 per Stromleitungskommunikation an den Strang 2 (zweites Steuerungssignal „VORHANDEN“).
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Wenn die zweite Signalempfangseinheit 5c der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D das zweite Steuerungssignal S2 empfängt, unterbricht die zweite Antriebseinheit 5f die Ausgabe von Antriebsleistung an die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b. Folglich werden die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b ausgeschaltet (AUS) und die Solarzellenmodulgruppen, die mit den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5B sind, und die andere Vorrichtung getrennt werden (Relaisbetriebsmodus „AUS“). Das bedeutet, dass die Spannungen, die von allen Solarzellenmodulen 6, die im Strang 2 eingeschlossen sind, ausgegeben werden, getrennt sind.
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Gemäß der obigen Beschreibung ist die erste Abschaltungsvorrichtung 4 im Notsicherheitsabschaltungsmodus in der Lage, den Strang 2 und den Wechselrichter 3 zu trennen, und die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5Abis 5D sind in der Lage, die Solarzellenmodulgruppen im Strang 2 nach Gruppen zu trennen. Insbesondere trennt die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A die Verbindung zwischen der ersten Gruppe 6A und der zweiten Gruppe 6B. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5B trennt die Verbindung zwischen der zweiten Gruppe 6B und der dritten Gruppe 6C und die Verbindung zwischen der dritten Gruppe 6C und der vierten Gruppe 6D. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5C trennt die Verbindung zwischen der vierten Gruppe 6D und der fünften Gruppe 6E und die Verbindung zwischen der fünften Gruppe 6E und der sechsten Gruppe 6F. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5D trennt die Verbindung zwischen der sechsten Gruppe 6F und der siebten Gruppe 6G und die Verbindung zwischen der siebten Gruppe 6G und der achten Gruppe 6H.
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Mit der Auslegung können die Kosten für den Einbau der Abschaltungsvorrichtungen beim Solarstromerzeugungssystem 1 im Vergleich zu dem Fall, in dem die Abschaltungsvorrichtung für ein jedes Solarzellenmodul 6 eingebaut wird, reduziert werden. Darüber hinaus wird im Notsicherheitsabschaltungsmodus nicht nur der Strang 2 für eine jede Solarzellenmodulgruppe getrennt, sondern getrennt wird auch die Verbindung zwischen dem Strang 2 und dem Wechselrichter 3, wodurch ein Solarstromerzeugungssystem mit höherer Sicherheit bereitgestellt werden kann.
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Beim obigen Solarstromerzeugungssystem schließt die Schalteinheit die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 und die Halbleiterschaltvorrichtung 63 ein, die in Parallelschaltung mit der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 verbunden ist. Darüber hinaus wird die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet (EIN), bevor die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 betätigt wird. Bei den Schalteinheiten (das heißt der dritten Schalteinheit 5a und der vierten Schalteinheit 5b), die vom Strom von den Solarzellenmodulgruppen angetrieben werden, reduziert das Einschalten (EIN) der Halbleiterschaltvorrichtung 63 vor dem Öffnungs- und Schließvorgang der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 das Auftreten des Phänomens, bei dem sich die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 je nach der Menge des Stroms öffnet und schließt und sich die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 wiederholt öffnet und schließt, wenn die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge gering ist und/oder wenn die Strommenge instabil ist. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 stabilisiert.
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Da eine hohe Spannung über die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 angelegt wird, besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 während der Öffnungs-und Schließvorgänge Lärm erzeugt und rattert. Darüber hinaus weist die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eine Eigenschaft auf, die beim Umschaltbetrieb zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand kaum Lärm erzeugt und rattert. Folglich wird die Erzeugung von Lärm und Rattern in der Schalteinheit reduziert, und der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 wird stabilisiert.
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Obgleich oben eine Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben wurde, ist diese Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, und möglich sind verschiedene Varianten, ohne vom Erfindungskonzept abzuweichen.
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Die Gruppenaufteilung der Solarzellenmodulgruppen in Strang 2 und die Zahl der Solarzellenmodule 6, die in einer jeden Gruppe eingeschlossen sind, können je nach Bedarf beispielsweise basierend auf der Leerlaufspannung, die zu nutzen ist, um den Strang 2 während des Notsicherheitsabschaltungsmodus zu trennen, ermittelt werden. Beispielsweise ist die Leerlaufspannung von Strang 2 im Notsicherheitsabschaltungsmodus vorzugsweise auf 165 V oder weniger aufgeteilt. Wenn ein Solarzellenmodul 6 eine Leerlaufspannung von 50 V aufweist, sollte der Strang 2 vorzugsweise in Gruppen getrennt werden, die jeweils drei Solarzellenmodule 6 einschließen.
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Zum Beispiel schließt der Strang 2' im in 10 dargestellten Solarstromerzeugungssystem 1' 18 Solarzellenmodule 6 ein, die in Reihenschaltung verbunden sind, und sechs Solarzellenmodulgruppen 6A` bis 6F`. Eine jede der Solarzellenmodulgruppen 6A` bis 6F` schließt drei serielle Solarzellenmodule 6 ein. Darüber hinaus sind die Solarzellenmodulgruppen 6A', 6C, 6E` jeweils mit zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A', 5B', 5C verbunden. 10 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung von Solarzellenmodulgruppen in einem Strang.
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Im in 11 dargestellten Solarstromerzeugungssystem 1'' schließt der Strang 2'' zum Beispiel 12 Solarzellenmodule 6 ein, die in Reihenschaltung verbunden sind, sowie vier Solarzellenmodulgruppen 6A'' bis 6D''. Eine jede Solarzellenmodulgruppe 6A'' bis 6D'' schließt drei serielle Solarzellenmodule 6 ein. Darüber hinaus sind die Solarzellenmodulgruppen 6A'' bis 6D'' jeweils mit zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A'' bis 5D'' verbunden. 11 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung von Solarzellenmodulgruppen in einem Strang.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass sich die Solarstromerzeugungssysteme 1' und 1" vom oben genannten Solarstromerzeugungssystem 1 nur hinsichtlich der Auslegung der Solarzellenmodulgruppen in den Strängen 2' und 2" unterscheiden. Andere Auslegungen der Solarstromerzeugungssysteme 1' und 1" gleichen denen des Solarstromerzeugungssystems 1.
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Der Startmodus oder aktive Modus kann in den Notsicherheitsabschaltungsmodus umgeschaltet werden, wenn in der Ausgabe aus den Solarzellenmodulen 6 im Strang 2 eine Störung erkannt wird. In diesem Fall kann das Solarstromerzeugungssystem 1 beispielsweise einen Sensor einschließen, der ausgelegt ist, um eine Ausgabe vom Solarzellenmodul 6 zu erkennen, sodass bei der Erkennung einer Störung von der Ausgabe des Solarzellenmoduls 6 durch den Sensor die erste Steuerungssignalgenerierungseinheit 3d des Wechselrichters 3 das erste Steuerungssignal S1 sendet, um die Umschaltung in den Notsicherheitsabschaltungsmodus durchzuführen. Alternativ kann der Wechselrichter 3 beispielsweise mit einem Feuermelder oder einem Feueralarm verbunden sein, sodass die erste Steuerungssignalgenerierungseinheit 3d das erste Steuerungssignal S1 sendet, um das Umschalten in den Notsicherheitsabschaltungsmodus durchzuführen, wenn der Wechselrichter 3 ein Signal vom Feuermelder oder Feueralarm empfängt.
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Das erste Steuerungssignal S1 und/oder das zweite Steuerungssignal S2 können durch andere Verfahren als per Stromleitungskommunikation übermittelt und empfangen werden. Zum Beispiel können das erste Steuerungssignal S1 und/oder das zweite Steuerungssignal S2 per drahtloser Kommunikation übermittelt und empfangen werden. Alternativ kann das erste Steuerungssignal S1 per Stromleitungskommunikation übermittelt und empfangen werden, während das zweite Steuerungssignal S2 per drahtloser Kommunikation übermittelt und empfangen werden kann. Zum Übermitteln und Empfangen des zweiten Steuerungssignals S2 per drahtloser Kommunikation ist keine Bypass-Schaltung 5d in der zweiten Abschaltungsvorrichtung erforderlich.
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Das erste Steuerungssignal S1 und/oder das zweite Steuerungssignal S2 können unterschiedliche Arten von Informationen repräsentieren. Das heißt, dass das Umschalten in den Notsicherheitsabschaltungsmodus nicht nur dadurch bewirkt werden kann, dass das erste Steuerungssignal S1 und das zweite Steuerungssignal S2 vorliegen oder fehlen, sondern auch durch eine bestimmte Art von Informationen, die vom ersten Steuerungssignal S1 und/oder dem zweiten Steuerungssignal S2 repräsentiert sind.
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Beispielsweise können das erste Steuerungssignal S1 und das zweite Steuerungssignal S2 zwei Arten von Werten durch binäre Zahlen (die als erster Wert und zweiter Wert bezeichnet sind) repräsentieren. In diesem Fall kann bestimmt werden, dass die Umschaltung in den Notsicherheitsabschaltungsmodus beispielsweise durchzuführen ist, wenn das erste Steuerungssignal S1 und das zweite Steuerungssignal S2 den ersten Wert aufweisen (der Strang 2 und der Wechselrichter 3 werden getrennt und/oder die Verbindungen zwischen den Solarzellenmodulgruppen im Strang 2 werden getrennt). Wenn das erste Steuerungssignal S1 und das zweite Steuerungssignal S2 den zweiten Wert aufweisen, kann bestimmt werden, dass die Umschaltung nicht durchzuführen ist (der Strang 2 und der Wechselrichter 3 bleiben verbunden und/oder die Solarzellenmodulgruppen im Strang 2 bleiben verbunden).
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Das erste Steuerungssignal S1 und das zweite Steuerungssignal S2 können jederzeit in anderen Betriebsarten als dem Notsicherheitsabschaltungsmodus gesendet werden, und das Senden des ersten Steuerungssignals S1 und des zweiten Steuerungssignal S2 kann im Notsicherheitsabschaltungsmodus unterbrochen werden. In diesem Fall schalten die erste Abschaltungsvorrichtung und die zweite Abschaltungsvorrichtung die Schalteinheiten ein (EIN), wenn sie das erste Steuerungssignal S1 und das zweite Steuerungssignal S2 empfangen, und schalten die Schalteinheiten aus (AUS), wenn sie das erste Steuerungssignal S1 und das zweite Steuerungssignal S2 nicht empfangen.
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Diese Erfindung kann in hohem Umfang bei Solarstromerzeugungssystemen angewandt werden, die eine Schnellabschaltungsfunktion aufweisen.
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- 1, 1', 1"
- Solarstromerzeugungssystem
- 2, 2', 2"
- Strang
- 3
- Wechselrichter
- 3a
- DC/DC-Wandler
- 3b
- DC/AC-Inverter
- 3c
- Steuereinheit
- 3d
- erste Steuerungssignalgenerierungseinheit
- 4
- erste Abschaltungsvorrichtung
- 4a
- erste Schalteinheit
- 4b
- zweite Schalteinheit
- 4c
- erste Signalempfangseinheit
- 4d
- erste Antriebseinheit
- 4e
- erste Signalübermittlungseinheit
- 5A bis 5D
- zweite Abschaltungsvorrichtung
- 5A' bis 5C'
- zweite Abschaltungsvorrichtung
- 5A'' bis 5D''
- zweite Abschaltungsvorrichtung
- 5a
- dritte Schalteinheit
- 5b
- vierte Schalteinheit
- 5c
- zweite Signalempfangseinheit
- 5s
- Bypass-Schaltung
- 5e
- Stromversorgungseinheit
- 5f
- zweite Antriebseinheit
- 5g
- Bypass-Vorrichtung
- 6
- Solarzellenmodule
- 6A bis 6H
- Solarzellenmodulgruppe
- 6A` bis 6F`
- Solarzellenmodulgruppe
- 6A'' bis 6D''
- Solarzellenmodulgruppe
- 7
- Stromsystem
- 8
- Betriebsschalter
- 9
- handelsübliche Stromversorgung
- 61
- Öffnungs-und-Schließeinheit
- 63
- Halbleiterschaltvorrichtung
- 65
- weitere Öffnungs-und-Schließeinheit
- S1
- erstes Steuerungssignal
- S2
- zweites Steuerungssignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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