DE102023102148A1

DE102023102148A1 - Solarstromerzeugungssystem

Info

Publication number: DE102023102148A1
Application number: DE102023102148.6A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Takeyama; Ryo Ogura; Jeongho Baik; Jun NAKAICHI; Tsuyoshi Uchida; Tomoko Endo; Erica Martin
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2023-01-30
Publication date: 2023-08-24
Also published as: US20230268873A1; JP2023122446A

Abstract

Ein Solarstromerzeugungssystem 1 schließt einen Strang 2, einen Wechselrichter 3, eine erste Abschaltungsvorrichtung 4 und eine zweite Abschaltungsvorrichtung 5 ein. Der Strang 2 schließt eine Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen ein. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 trennt Verbindungen zwischen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen, die mit einem ersten Stromweg verbunden sind, als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5 trennt Verbindungen zwischen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen, die mit einem zweiten Stromweg verbunden sind, als Reaktion auf ein zweites Steuerungssignal, das von der ersten Abschaltungsvorrichtung mittels eines Kommunikationssystems gesendet wird, das sich von der Stromleitungskommunikation unterscheidet. Eine erste Schalteinheit 44a der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 schließt eine erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a und eine erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a ein, die in Parallelschaltung mit der ersten Öffnungs-und-Schließeinheit 61a verbunden ist. Die erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a wird eingeschaltet (EIN), bevor die erste Öffhungs-und-Schließeinheit 61a betätigt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft ein Solarstromerzeugungssystem.
STAND DER TECHNIK
In den Vereinigten Staaten ist die Einfügung einer sog. Schnellabschaltungsfunktion in ein Solarstromerzeugungssystem, mittels derer die Stromerzeugung durch ein Solarstromerzeugungssystem während eines Notfalls sofort gestoppt wird, um Feuerwehrleute vor Stromschlägen bei einem Notfall wie Brand zu schützen, vom National Electric Code (NEC) vorgeschrieben. Patentdokument 1 offenbart beispielsweise ein Solarstromerzeugungssystem, bei dem die Ausgabe von Strom aus Solarzellenmodulen an einen Wechselrichter je nach dem Betriebszustand des Wechselrichters gestoppt wird.
DOKUMENTE ÜBER DEN STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE
[Patentdokument 1] Veröffentlichte japanische Übersetzung Nr. 2012-511299 der internationalen PCT-Veröffentlichung
ZUSAMMENFASSUNG
Um bei einem Solarstromerzeugungssystem die Sicherheit der Feuerwehrleute bei einem Brand zusätzlich zu verbessern, ist beispielsweise vorzugsweise für ein jedes Solarzellenmodul eine Abschaltungsvorrichtung, aufweisend die Schnellabschaltungsfunktion, eingebaut. Jedoch erhöht die Abschaltungsvorrichtung für ein jedes Solarzellenmodul die Kosten für den Einbau der Abschaltungsvorrichtungen.
Darüber hinaus nutzt die Abschaltungsvorrichtung eines Solarstromerzeugungssystems eine Schaltvorrichtung, die ausgelegt ist, um einen mechanischen Kontakt wie ein Relais zu öffnen und zu schließen, sowie eine Schaltvorrichtung, um einen Stromweg im Solarstromerzeugungssystem zu trennen. Die Schaltvorrichtung wird durch den von den Solarzellenmodulen des Solarstromerzeugungssystems zugeführten Strom angetrieben. Wenn die von den Solarzellenmodulen erzeugte Strommenge 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. Aufgrund des Auftretens dieses Phänomens wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems instabil.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Solarstromerzeugungssystem bereitzustellen, das sowohl die Reduzierung der Kosten für den Einbau von Abschaltungsvorrichtungen als auch die Verbesserung der Stabilität des Solarstromerzeugungssystems erzielt.
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 Solarzellenmodulgruppen ein, die in Reihenschaltung miteinander verbunden sind. Die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen schließt jeweils ein oder eine Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulen ein. Der Wechselrichter ist mit dem Strang verbunden und ausgelegt, um die Gleichstromausgabe aus dem Strang in Wechselstrom umzuwandeln. Die erste Abschaltungsvorrichtung ist mit einem ersten Stromweg verbunden, der die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen verbindet. Die zweite Abschaltungsvorrichtung ist mit einem zweiten Stromweg verbunden, der eine Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen verbindet, die sich von der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen unterscheidet, die mit dem ersten Stromweg verbunden sind. Eine jede der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang weist jeweils eine Leerlaufspannung kleiner oder gleich einer vorgegebenen Leerlaufspannung auf. Die erste Abschaltungsvorrichtung trennt Verbindungen zwischen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen, die mit dem ersten Stromweg verbunden sind, als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal vom Wechselrichter. Die zweite Abschaltungsvorrichtung trennt Verbindungen zwischen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen, die mit dem zweiten Stromweg verbunden sind, als Reaktion auf ein zweites Steuerungssignal, das von der ersten Abschaltungsvorrichtung mittels eines Kommunikationssystems gesendet wird, das sich von der Stromleitungskommunikation unterscheidet, über eine Kommunikationsleitung, die mit der ersten Abschaltungsvorrichtung und der zweiten Abschaltungsvorrichtung verbunden ist.
Die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang schließt eine erste Gruppe ein. Die erste Abschaltungsvorrichtung wird von von einem oder einer Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulen erzeugtem Strom angetrieben. Die erste Abschaltungsvorrichtung schließt ferner eine erste Schalteinheit ein, die mit einem anodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe verbunden ist. Die erste Schalteinheit schließt eine erste Öffnungs-und-Schließeinheit und eine erste Halbleiterschaltvorrichtung ein, die mit der ersten Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist. Die erste Halbleiterschaltvorrichtung wird eingeschaltet (EIN), bevor die erste Öffhungs-und-Schließeinheit betätigt wird.
Beim Solarstromerzeugungssystem stehen die erste Abschaltungsvorrichtung und die zweite Abschaltungsvorrichtung in einer Master-Slave-Beziehung, und die zweite Abschaltungsvorrichtung trennt die Verbindungen zwischen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen als Reaktion auf ein zweites, von der ersten Abschaltungsvorrichtung gesendetes Steuerungssignal. So kann die Auslegung der zweiten Abschaltungsvorrichtung vereinfacht werden, was die Installationskosten der zweiten Abschaltungsvorrichtung senkt. Darüber hinaus kann ein hochsicheres Solarstromerzeugungssystem bereitgestellt werden, dajede der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen eine Leerlaufspannung aufweist, die kleiner oder gleich einer vorgegebenen Leerlaufspannung ist. Ein zweites Steuerungssignal von der ersten Abschaltungsvorrichtung wird über eine Kommunikationsleitung mittels eines Kommunikationssystems gesendet, das von der Stromleitungskommunikation verschieden ist, wodurch es im Vergleich zur Stromleitungskommunikation unwahrscheinlich ist, dass das zweite Steuerungssignal von Lärm betroffen ist, und die Kommunikation von der ersten Abschaltungsvorrichtung an die zweite Abschaltungsvorrichtung kann stabilisiert werden.
Beim Solarstromerzeugungssystem schließt zudem die erste Abschaltungsvorrichtung die erste Schalteinheit ein, und die erste Schalteinheit schließt die erste Öffnungs-und-Schließeinheit und die erste Halbleiterschaltvorrichtung ein, die mit der ersten Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist. Zudem wird die erste Halbleiterschaltvorrichtung eingeschaltet (EIN), bevor die erste Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird. In der ersten Abschaltungsvorrichtung, die vom von der ersten Gruppe erzeugten Strom angetrieben wird, wird die erste Halbleiterschaltvorrichtung eingeschaltet (EIN), bevor die erste Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird, und dadurch ist es möglich, das Auftreten eines Phänomens zu reduzieren, bei dem sich die erste Öffhungs-und-Schließeinheitje nach der Menge des von der ersten Gruppe erzeugten Stroms öffnet und schließt und sich das Verbinden und Trennen des Stromwegs, mit dem ein anodenseitiger Anschluss der ersten Gruppe verbunden ist, wiederholt, wenn die von der ersten Gruppe erzeugte Strommenge geringer ist als der für den Antrieb der ersten Öffnungs-und-Schließeinheit erforderliche Strom und/oder wenn die von der ersten Gruppe erzeugte Strommenge instabil ist. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems stabilisiert.
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.
Die erste Abschaltungsvorrichtung kann eine zweite Schalteinheit einschließen, die mit einem kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe 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 kann eine Vielzahl von Stromwegen allein durch die erste Abschaltungsvorrichtung geöffnet und geschlossen werden. In der zweiten Schalteinheit besteht darüber hinaus die Möglichkeit, das Auftreten eines Phänomens zu reduzieren, bei dem sich die dritte Öffhungs-und-Schließeinheit je nach der von der ersten Gruppe erzeugten Strommenge öffnet und schließt und das Verbinden und Trennen des Stromwegs in Verbindung mit dem kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe wiederholt wird, wenn die von der ersten Gruppe erzeugte Strommenge geringer ist als diejenige, die für den Antrieb der ersten Öffnungs-und-Schließeinheit erforderlich ist, und/oder wenn die von der ersten Gruppe erzeugte Strommenge instabil ist. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems stabilisiert.
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.
Die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit können unabhängig ein/ausgeschaltet werden (EIN/AUS). Wenn in diesem Fall beispielsweise ein Problem in der ersten Schalteinheit auftritt, kann die zweite Schalteinheit im Normalbetrieb verwendet werden, um den Stromweg zu trennen.
Die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang kann eine zweite Gruppe einschließen. Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann von dem von einem oder einer Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulen der zweiten Gruppe erzeugten Strom angetrieben werden. Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann eine dritte Schalteinheit einschließen, die mit einem anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe verbunden ist. Die dritte Schalteinheit kann eine fünfte Öffhungs-und-Schließeinheit und eine dritte Halbleiterschaltvorrichtung einschließen, die mit der fünften Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist. Die dritte Halbleiterschaltvorrichtung kann einschaltet werden (EIN), bevor die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, das Auftreten eines Phänomens zu reduzieren, bei dem sich die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit je nach der von der zweiten Gruppe erzeugten Strommenge öffnet und schließt und das Verbinden und Trennen des Stromwegs in Verbindung mit dem anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe wiederholt wird, wenn die von der zweiten Gruppe erzeugte Strommenge geringer ist als der für den Antrieb der fünften Öffnungs-und-Schließeinheit erforderliche Strom und/oder wenn die von der zweiten Gruppe erzeugte Strommenge instabil ist. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems stabilisiert.
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.
Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann eine vierte Schalteinheit einschließen, die mit einem kathodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe verbunden ist. Die vierte Schalteinheit kann eine siebte Öffnungs-und-Schließeinheitund 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 kann eine Vielzahl von Stromwegen allein durch die zweite Abschaltungsvorrichtung geöffnet und geschlossen werden. Darüber hinaus besteht hinsichtlich der vierten Schalteinheit die Möglichkeit, das Auftreten eines Phänomens zu reduzieren, bei dem sich die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit je nach der von der zweiten Gruppe erzeugten Strommenge öffnet und schließt und das Verbinden und Trennen des Stromwegs in Verbindung mit dem kathodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe wiederholt wird, wenn die von der zweiten Gruppe erzeugte Strommenge geringer ist als diejenige, die für den Antrieb der siebten Öffnungs-und-Schließeinheit erforderlich ist, und/oder wenn die von der zweiten Gruppe erzeugte Strommenge instabil ist. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems stabilisiert.
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.
Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann so ausgelegt sein, dass die dritte Schalteinheit und die vierte Schalteinheit unabhängig voneinander ein-/ausgeschaltet werden (EIN/AUS). Wenn in diesem Fall beispielsweise ein Problem in der dritten Schalteinheit auftritt, kann die vierte Schalteinheit im Normalbetrieb verwendet werden, um den Stromweg zu trennen.
Die erste Abschaltungsvorrichtung kann das zweite Steuerungssignal an die zweite Abschaltungsvorrichtung übermitteln, nachdem die Verbindungen zwischen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen, die mit dem ersten Stromweg verbunden sind, als Reaktion auf das erste Steuerungssignal vom Wechselrichter getrennt wurden. In diesem Fall kann die an der zweiten Abschaltungsvorrichtung anliegende Spannung reduziert werden. Folglich können die mit der zweiten Abschaltungsvorrichtung assoziierten Kosten gesenkt werden.
Die Leerlaufspannung einer jeden der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang kann 165 V oder weniger betragen. In diesem Fall kann ein sichereres Solarstromerzeugungssystem bereitgestellt werden.
Der Wechselrichter kann das erste Steuerungssignal per Stromleitungskommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung senden. Beim Einbau der Abschaltungsvorrichtung in ein bestehendes Solarstromerzeugungssystem kann in diesem Fall eine zusätzliche Verdrahtung zur Gewährleistung der Kommunikation zwischen dem Wechselrichter und der ersten Abschaltungsvorrichtung weggelassen werden, was die Installationskosten der ersten Abschaltungsvorrichtung reduziert.
Der Wechselrichter kann das erste Steuerungssignal per drahtloser Kommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung senden. In diesem Fall kann das erste Steuerungssignal an die erste Abschaltungsvorrichtung per Fernsteuerung gesendet werden.
Mindestens eine der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang kann eine Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulgruppen einschließen. In diesem Fall kann die Vielzahl von Solarzellenmodulen durch die erste Abschaltungsvorrichtung oder die zweite Abschaltungsvorrichtung getrennt werden.
Die erste Abschaltungsvorrichtung kann eine Bypass-Diode einschließen, die mit einer beliebigen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen in Parallelschaltung verbunden ist. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, die Wärmeerzeugung und dergleichen der Solarzellenmodule, denen es unmöglich wurde, Strom zu erzeugen, zu verringern und eine Verminderung des Stromerzeugungswirkungsgrads der Stränge zu reduzieren.
Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann eine Bypass-Diode einschließen, die mit einer beliebigen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen in Parallelschaltung verbunden ist. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, die Wärmeerzeugung und dergleichen der Solarzellenmodule, denen es unmöglich wurde, Strom zu erzeugen, zu verringern und eine Verminderung des Stromerzeugungswirkungsgrads der Stränge zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird ein Solarstromerzeugungssystem bereitgestellt, das sowohl die Reduzierung der Kosten für den Einbau von Abschaltungsvorrichtungen als auch die Verbesserung der Sicherheit des Solarstromerzeugungssystems erzielt.
Figurenliste

1 zeigt ein Blockdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung eines Solarstromerzeugungssystems nach einem Aspekt dieser Erfindung.
2 zeigt ein Blockdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung einer ersten Abschaltungsvorrichtung.
3 zeigt ein Kreislaufdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung eines Reglers.
4 zeigt ein Blockdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung einer zweiten Abschaltungsvorrichtung.
5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Auslegung einer Schalteinheit.
6 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung einer anderen Schalteinheit.
7 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung einer anderen Schalteinheit.
8 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für Betriebsarten einer Abschaltungsvorrichtung.
9 zeigt ein Blockdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung eines Solarstromerzeugungssystems nach einer anderen Ausführungsform.
10 zeigt ein Blockdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung eines Solarstromerzeugungssystems nach einer anderen Ausführungsform.
11 zeigt ein Blockdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung eines Solarstromerzeugungssystems nach einer anderen Ausführungsform.
12 zeigt ein Blockdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung eines Solarstromerzeugungssystems nach einer anderen Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Blockdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung eines Solarstromerzeugungssystem 1 nach einem Aspekt dieser Erfindung. Das Solarstromerzeugungssystem 1 schließt einen Strang 2, einen Wechselrichter 3, eine erste Abschaltungsvorrichtung 4 und eine Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 ein.
Der Strang 2 schließt eine Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen 6A bis 6H ein, die in Reihenschaltung miteinander verbunden sind. Die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen 6Abis 6H schließt jeweils ein oder eine Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulen 6 ein. Das heißt, dass der Strang 2 eine Vielzahl (16 in dieser Ausführungsform) von Solarzellenmodulgruppen 6, die in Reihenschaltung miteinander verbunden sind, einschließt. Es ist darauf hinzuweisen, dass das Solarstromerzeugungssystem 1 eine Solarzellenanordnung einschließen kann, bei der eine Vielzahl von Strängen 2 in Parallelschaltung verbunden ist.
Die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen 6A bis 6H weist jeweils eine Leerlaufspannung für jede Gruppe kleiner oder gleich einer vorgegebenen Leerlaufspannung auf. Die vorgegebene Leerlaufspannung beträgt beispielsweise 165 V Das heißt, dass die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang 2 in Gruppen aufgeteilt ist, sodass eine jede Gruppe eine Leerlaufspannung von 165 V oder weniger aufweist. Die Solarzellenmodule 6 weisen zum Beispiel eine Leerlaufspannung von 50 V auf. Im Folgenden können die Solarzellenmodulgruppen 6Abis 6H als Gruppen 6Abis 6H bezeichnet sein.
Eine jede der Gruppen 6A, 6C, 6E und 6G schließt ein Solarzellenmodul 6 ein. Eine jede der Gruppen 6B, 6D, 6F und 6H schließt drei Solarzellenmodule 6 ein, die in Reihenschaltung miteinander verbunden sind. So beträgt die Leerlaufspannung der Gruppen 6A, 6C, 6E, 6G 50 V und die Leerlaufspannung der Gruppen 6B, 6D, 6F, 6H beträgt 150 V
Die Gruppen 6A bis 6H sind in alphabetischer Reihenfolge ausgehend von der Gruppe 6A bis zur Gruppe 6H angeordnet und in Reihenschaltung miteinander verbunden. Die Gruppen 6A bis 6H schließen jeweils einen anodenseitigen Anschluss und einen kathodenseitigen Anschluss ein. Der anodenseitige Anschluss bei einer jeden der Gruppen 6Abis 6H ist der anodenseitige Anschluss des Solarzellenmoduls 6, das von der Vielzahl der Solarzellenmodule 6 in den Gruppen 6A bis 6H der Anode des Wechselrichters 3 am nächsten ist. Der kathodenseitige Anschluss bei einer jeden der Gruppen 6A bis 6H ist der kathodenseitige Anschluss des Solarzellenmoduls 6, das von der Vielzahl von Solarzellenmodulen 6 in den Gruppen 6A bis 6H am weitesten von der Anode des Wechselrichters 3 entfernt ist.
Beispielsweise ist der anodenseitige Anschluss der Gruppe 6A der anodenseitige Anschluss eines Solarzellenmoduls 6 in der Gruppe 6A. Der anodenseitige Anschluss der Gruppe 6A ist mit dem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der Gruppe 6A ist der kathodenseitige Anschluss eines Solarzellenmoduls 6 in der Gruppe 6A. Der kathodenseitige Anschluss der Gruppe 6A ist mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6B verbunden.
Beispielsweise ist der anodenseitige Anschluss der Gruppe 6B der anodenseitige Anschluss des Solarzellenmoduls 6, das von den Solarzellenmodulen 6 in der Gruppe 6B der Gruppe 6A am nächsten ist. Beispielsweise ist der kathodenseitige Anschluss der Gruppe 6B der kathodenseitige Anschluss des Solarzellenmoduls 6, das von den Solarzellenmodulen 6 in der Gruppe 6B von der Gruppe 6A am weitesten entfernt ist. Der kathodenseitige Anschluss der Gruppe 6B ist mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6C verbunden.
Der kathodenseitige Anschluss der Gruppe 6C ist mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6D verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der Gruppe 6D ist mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6E verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der Gruppe 6E ist mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6F verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der Gruppe 6F ist mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6G verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der Gruppe 6G ist mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6H verbunden. Der kathodenseitige Anschluss der Gruppe 6H ist mit dem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden.
Die Solarzellenmodule 6 empfangen Sonnenlicht, um Strom zu erzeugen, und senden den erzeugten Strom an den Wechselrichter 3. Der Wechselrichter 3 ist an den Strang 2 über eine Stromleitung angeschlossen. Der Wechselrichter 3 wandelt den Gleichstrom aus den Solarzellenmodulen 6 im Strang 2 in Wechselstrom um. Der Wechselrichter 3 ist an ein Stromsystem 7 angeschlossen und speist das handelsübliche Stromsystem und Lastvorrichtungen mit Wechselstrom.
Insbesondere schließt der Wechselrichter 3 einen DC/DC-Wandler 3a, einen DC/AC-Inverter 3b und eine Steuereinheit 3c ein. Der DC/DC-Wandler 3a wandelt die Spannung der Stromausgabe aus den Solarzellenmodulen 6 in eine vorgegebene Spannung um und speist diese in den DC/AC-Inverter 3b ein. Der DC/AC-Inverter 3b wandelt die Gleichstromausgabe aus den Solarzellenmodulen 6 über den DC/DC-Wandler 3a in Wechselstrom um. Die Steuereinheit 3c schließt eine CPU und einen Speicher ein und steuert den DC/DC-Wandler 3a und den DC/AC-Inverter 3b. Die Steuereinheit 3c sendet ein erstes Steuerungssignal an die erste Abschaltungsvorrichtung 4 per Stromleitungskommunikation.
Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 ist mit Stromwegen verbunden, die die Gruppen 6A bis 6H verbinden. In dieser Ausführungsform ist die erste Abschaltungsvorrichtung 4 mit einem Stromweg 8a verbunden, der die Gruppe 6A und die Gruppe 6B verbindet, und einem Stromweg 8b, der den Wechselrichter 3 und die Gruppe 6A verbindet. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 trennt die Verbindung zwischen der Gruppe 6A und der Gruppe 6B und die Verbindung zwischen dem Wechselrichter 3 und der Gruppe 6A als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal vom Wechselrichter 3.
Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 sendet ein zweites Steuerungssignal an die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 über eine Kommunikationsleitung 10, die mit der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 verbunden ist, und die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 über ein Kommunikationssystem, das sich von der Stromleitungskommunikation unterscheidet. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 sendet ein zweites Steuerungssignal an die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 beispielsweise mittels eines seriellen Kommunikationsverfahrens wie Local-Internet-Network-Kommunikation (LIN) oder Serial-Peripheral-Interface-Kommunikation (SPI). Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 trennt die Verbindung zwischen der Gruppe 6A und der Gruppe 6B und die Verbindung zwischen dem Wechselrichter 3 und der Gruppe 6Aund sendet dann ein zweites Steuerungssignal an die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 ist mit einer j eden der Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 über die Kommunikationsleitung 10 verbunden.
Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 und die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 befinden sich in einer Master-Slave-Beziehung. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 arbeitet als Master für die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5, und die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 arbeitet als Slave für die erste Abschaltungsvorrichtung 4. Das heißt, dass die erste Abschaltungsvorrichtung 4 die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 steuert.
2 zeigt ein Blockdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung der ersten Abschaltungsvorrichtung 4. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 schließt einen Regler 41, eine Signalempfangseinheit 42, eine Steuereinheit 43, eine Trenn-Verbinde-Einheit 44 und eine Bypass-Schaltung 45 ein.
Der Regler 41 nutzt den von den Solarzellenmodulen 6 erzeugten Strom als Stromquelle und erzeugt eine Stromquelle für den Antrieb der ersten Abschaltungsvorrichtung 4, sodass die erste Abschaltungsvorrichtung 4 mit stabiler Antriebsleistung versorgt wird. In diesem Fall wird nur der von den Solarzellenmodulen 6 der Gruppe 6A erzeugte Strom verwendet, um die Stromquelle für den Antrieb der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 zu erzeugen.
3 zeigt ein Kreislaufdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung des Reglers 41. Der Regler 41 besitzt eine bekannte Auslegung und schließt Eingangsklemmen 21a und 21b, Ausgangsklemmen 22a und 22b, einen Leitungsfilter 23, kapazitive Widerstände 24 und 25, eine Boosterschaltung 26, ein Schaltelement 27, einen Steuerkreis 28, einen Transformator 29, eine Diode 30, einen DC/DC-Wandler 31 und eine Rückkopplungsschaltung 32 ein.
Die Signalempfangseinheit 42 empfängt ein erstes Steuerungssignal von der Steuereinheit 3c des Wechselrichters 3 und sendet das empfangene erste Steuerungssignal an die Steuereinheit 43. Insbesondere empfängt die Signalempfangseinheit 42 ein erstes Steuerungssignal von der Steuereinheit 3c des Wechselrichters 3 mittels einer Signalerkennungseinheit 46, die ausgelegt ist, um ein erstes Steuerungssignal von der Steuereinheit 3c des Wechselrichters 3 zu erkennen.
Die Steuereinheit 43 schließt eine CPU und einen Speicher ein. Die Steuereinheit 43 steuert die Trenn-Verbinde-Einheit 44 basierend auf den von der Signalempfangseinheit 42 gesendeten Signalen. Die Trenn-Verbinde-Einheit 44 ist in der Lage, einen Hochspannungsgleichstrom anzuschließen und zu trennen.
Die Steuereinheit 43 sendet ein zweites Steuerungssignal an die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 über die Kommunikationsleitung 10 durch ein Kommunikationssystem, das von der Stromleitungskommunikation verschieden ist. Die Steuereinheit 43 trennt die Verbindung zwischen der Gruppe 6A und der Gruppe 6B und sendet dann ein zweites Steuerungssignal an die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5. Die Steuereinheit 43 ermittelt, ob die Verbindung zwischen der Gruppe 6A und der Gruppe 6B getrennt ist oder nicht, indem sie beispielsweise die Spannung zwischen den Kontakten der Trenn-Verbinde-Einheit 44 überwacht.
Die Trenn-Verbinde-Einheit 44 schließt eine erste Schalteinheit 44a und eine zweite Schalteinheit 44b ein. Die erste Schalteinheit 44a ist im Stromweg 8b angeordnet. Die erste Schalteinheit 44a verbindet den Wechselrichter 3 und die Gruppe 6A und trennt die Verbindung zwischen diesen. Die erste Schalteinheit 44 ist mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6Aund dem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden. Die zweite Schalteinheit 44b ist im Stromweg 8a angeordnet. Die zweite Schalteinheit 44b verbindet die Gruppe 6A und die Gruppe 6B und trennt die Verbindung zwischen diesen. Die zweite Schalteinheit 44b ist mit dem kathodenseitigen Anschluss der Gruppe 6A und dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6B verbunden. In dieser Ausführungsform kann die zweite Schalteinheit 44b weggelassen werden.
Wenn der erste Regler 41 die erste Abschaltungsvorrichtung 4 nicht mit Antriebsleistung versorgt, befinden sich die erste Schalteinheit 44a und die zweite Schalteinheit 44b die ganze Zeit über in einem AUS-Zustand. Entsprechend sind die Verbindung zwischen dem Wechselrichter 3 und der Gruppe 6A sowie die Verbindung zwischen der Gruppe 6A und der Gruppe 6B in einem getrennten Zustand, wenn die erste Abschaltungsvorrichtung 4 nicht angetrieben ist.
Die Bypass-Schaltung 45 ist ein Kreislauf, der ausgelegt ist, um der Signalempfangseinheit 42 zu erlauben, ein erstes Steuerungssignal von der Steuereinheit 3c zu erhalten, wenn sich die erste Abschaltungsvorrichtung 4 im getrennten Zustand befindet. Wenn die Stromwege 8a und 8b durch die erste Abschaltungsvorrichtung 4 im getrennten Zustand sind, ist die Signalempfangseinheit 42 in der Lage, über die Bypass-Schaltung 45 ein erstes Steuerungssignal von der Steuereinheit 3c zu empfangen.
Die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 ist mit Stromwegen 8c bis 8h verbunden, die die Gruppen 6C bis 6H verbinden, die nicht die Gruppen 6Aund 6B sind, die mit dem Stromweg 8a verbunden sind. Die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtung 5 trennt die Verbindungen zwischen den Gruppen 6C bis 6H als Reaktion auf ein zweites Steuerungssignal, das von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 über die Kommunikationsleitung 10 gesendet wird. In dieser Ausführungsform schließt die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 drei zweite Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c ein.
Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5a ist mit dem Stromweg 8c verbunden, der die Gruppe 6B und die Gruppe 6C verbindet, und dem Stromweg 8d, der die Gruppe 6C und die Gruppe 6D verbindet. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5b ist mit einem Stromweg 8e verbunden, der die Gruppe 6D und die Gruppe 6E verbindet, und einem Stromweg 8f, der die Gruppe 6E und die Gruppe 6F verbindet. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5c ist mit einem Stromweg 8g verbunden, der die Gruppe 6F und die Gruppe 6G verbindet, und einem Stromweg 8h, der die Gruppe 6G und die Gruppe 6H verbindet.
4 zeigt ein Blockdiagramm mit der schematischen Darstellung einer Auslegung der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5a. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5a schließt einen Regler 51, eine Steuereinheit 53, eine Trenn-Verbinde-Einheit 54 und eine Bypass-Schaltung 55 ein.
Der Regler 51 nutzt den von den Solarzellenmodulen 6 erzeugten Strom als Stromquelle und erzeugt eine Stromquelle für den Antrieb der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5a, sodass die zweite Abschaltungsvorrichtung 5a mit stabiler Antriebsleistung versorgt wird. In diesem Fall wird nur der von den Solarzellenmodulen 6 der Gruppe 6C erzeugte Strom verwendet, um die Stromquelle für den Antrieb der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 zu erzeugen. Die Auslegung des Reglers 51 ähnelt der des Reglers 41 der ersten Abschaltungsvorrichtung 4, und deswegen wird dessen ausführliche Beschreibung weggelassen.
Die Steuereinheit 53 schließt eine CPU und einen Speicher ein. Die Steuereinheit 53 steuert die Trenn-Verbinde-Einheit 54 als Reaktion auf ein zweites Signal, das von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 gesendet wird. Die Trenn-Verbinde-Einheit 54 ist in der Lage, einen Hochspannungsgleichstrom anzuschließen und zu trennen. Die Steuereinheit 53 schaltet die Trenn-Verbinde-Einheit 54 als Reaktion auf ein zweites Signal, das von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 über eine Kommunikationsschnittstelle (nicht dargestellt), die mit der Kommunikationsleitung 10 verbunden ist, gesendet wird, aus (AUS).
Die Trenn-Verbinde-Einheit 54 schließt eine dritte Schalteinheit 54a und eine vierte Schalteinheit 54b ein. Die dritte Schalteinheit 54a ist im Stromweg 8c angeordnet. Die dritte Schalteinheit 54a verbindet die Gruppe 6B und die Gruppe 6C und trennt diese voneinander. Die dritte Schalteinheit 54a ist mit dem kathodenseitigen Anschluss der Gruppe 6B und dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6C verbunden. Die vierte Schalteinheit 54b ist im Stromweg 8d angeordnet. Die vierte Schalteinheit 54b verbindet die Gruppe 6C und die Gruppe 6D und trennt sie voneinander. Die vierte Schalteinheit 54b ist mit dem kathodenseitigen Anschluss der Gruppe 6C und dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6D verbunden.
Wenn die Antriebsleistung der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5a nicht vom Regler 51 zugeführt wird, befinden sich die dritte Schalteinheit 54a und die vierte Schalteinheit 54b die ganze Zeit über in einem AUS-Zustand. Wenn entsprechend die zweite Abschaltungsvorrichtung 5a nicht angetrieben ist, befinden sich die Verbindung zwischen der Gruppe 6B und der Gruppe 6C und die Verbindung zwischen der Gruppe 6C und der Gruppe 6D in einem getrennten Zustand.
Die Bypass-Schaltung 55 ist ein Kreislauf, der ausgelegt ist, um der Signalempfangseinheit 42 der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 zu erlauben, per Stromleitungskommunikation ein erstes Steuerungssignal von der Steuereinheit 3c zu erhalten, wenn sich die zweite Abschaltungsvorrichtung 5 im getrennten Zustand befindet. Die Bypass-Schaltung 55 ermöglicht die Weiterführung der Stromleitungskommunikation.
Die Trenn-Verbinde-Einheit 54 der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5b verbindet die Gruppe 6D und die Gruppe 6E sowie die Gruppe 6E und 6F und trennt die Verbindungen zwischen diesen. Die Trenn-Verbinde-Einheit 54 der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5c verbindet die Gruppe 6F und die Gruppe 6G sowie die Gruppe 6G und die Gruppe 6H und trennt die Verbindungen zwischen diesen. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5b und die zweite Abschaltungsvorrichtung 5c weisen die gleiche Auslegung wie die zweite Abschaltungsvorrichtung 5a auf, mit Ausnahme des zu verbindenden Stromwegs, und daher wird deren ausführliche Beschreibung weggelassen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 dieser Ausführungsform nicht ausgelegt ist, um miteinander zu kommunizieren. Die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 ist zudem nicht ausgelegt, um Signale an die erste Abschaltungsvorrichtung 4 zu senden.
Die Auslegung der ersten Schalteinheit 44a, der zweiten Schalteinheit 44b, der dritten Schalteinheit 54a und der vierten Schalteinheit 54b ist unten unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung eines Beispiels der Auslegung einer Schalteinheit, die eine Öffnungs-und-Schließeinheit 61 und eine Halbleiterschaltvorrichtung 63 aufweist.
Die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ist beispielsweise eine Schaltvorrichtung, die ausgelegt ist, um einen Kontakt zu öffnen und zu schließen, um einen Stromweg, der mit der Öffhungs-und-Schließeinheit 61 verbunden ist, anzuschließen und zu trennen. Die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ist beispielsweise ein Relais. Die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 (eine erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a) der ersten Schalteinheit 44a weist ein Ende auf, das mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6A verbunden ist, während das andere Ende mit dem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden ist, sodass sie von der Steuereinheit 43 angetrieben wird, um sich zu öffnen und zu schließen. Die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 (eine dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b) der zweiten Schalteinheit 44b weist ein Ende auf, das mit dem kathodenseitigen Anschluss der Gruppe 6A verbunden ist, während das andere Ende mit der Anodenseite der Gruppe 6B verbunden ist, sodass sie von der Steuereinheit 43 angetrieben wird, um sich zu öffnen und zu schließen. Die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 (eine fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c) der dritten Schalteinheit 54a weist ein Ende auf, das mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6C verbunden ist, während das andere Ende mit dem kathodenseitigen Anschluss der Gruppe 6B verbunden ist, sodass sie von der Steuereinheit 53 angetrieben wird, um sich zu öffnen und zu schließen. Die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 (eine siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d) der vierten Schalteinheit 54b weist ein Ende auf, das mit dem kathodenseitigen Anschluss der Gruppe 6C verbunden ist, während das andere Ende mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6D verbunden ist, sodass sie von der Steuereinheit 53 angetrieben wird, um sich zu öffnen und zu schließen.
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).
Die Halbleiterschaltvorrichtung 63 (eine erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a) der ersten Schalteinheit 44a weist eine Gate-Elektrode auf, und die Halbleiterschaltvorrichtung 63 (eine zweite Halbleiterschaltvorrichtung 63b) der zweiten Schalteinheit 44b weist eine Gate-Elektrode auf, und diese Gate-Elektroden sind mit der Steuereinheit 43 verbunden. Die Steuereinheit 43 ist ausgelegt, um an diese Gate-Anschlüsse ein Signal einer vorgegebenen Spannung zu senden, sodass die erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a und die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 63b einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand einnehmen. In diesem Fall bedeutet „EIN-Zustand“, dass die Halbleiterschaltvorrichtung 63 leitend wird, und „AUS-Zustand“ bedeutet, dass die Halbleiterschaltvorrichtung 63 isoliert wird.
Die Halbleiterschaltvorrichtung 63 (eine dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c) der dritten Schalteinheit 54a weist eine Gate-Elektrode auf, und die Halbleiterschaltvorrichtung 63 (eine vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d) der vierten Schalteinheit 54b weist eine Gate-Elektrode auf. Diese Gate-Elektroden sind mit der Steuereinheit 53 verbunden. Die Steuereinheit 53 ist ausgelegt, um an diese Gate-Anschlüsse ein Signal einer vorgegebenen Spannung zu senden, sodass die dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c und die vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand einnehmen.
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.
Wenn die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb der Schalteinheit erzeugte Strommenge gering und/oder instabil ist, öffnet und schließt sich die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 häufig je nach der Stromerzeugung. Wenn die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb der Schalteinheit erzeugte Strommenge insbesondere geringer ist als der für den Antrieb der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 erforderliche Strom, kann die geschlossene Öffnungs-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 Schalteinheit erzeugte Strommenge instabil ist, kann die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 wiederholt offen und geschlossen werden. Dieses Phänomen destabilisiert den Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1.
Wenn die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb der Schalteinheit erzeugte Strommenge geringer ist als der für den Antrieb der Öffhungs-und-Schließeinheit 61 erforderliche Strom und/oder die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge instabil ist, wird daher die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet (EIN), bevor die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 betätigt wird, um sich zu öffnen und zu schließen. Das heißt, dass ein Stromweg, der nicht die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ist, vor dem Öffnen oder Schließen der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 in einen leitenden Zustand gebracht wird. Wenn die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 insbesondere vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird, um die Schalteinheit einzuschalten (EIN), wird die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet (EIN), während die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 offen gehalten wird, und anschließend wird die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet.
Nachdem die Öffhungs-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.
Wenn die Öffhungs-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 Öffhungs-und-Schließeinheit 61 vom geschlossenen Zustand in den offenen Zustand geschaltet. Nachdem die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 in den geöffneten Zustand geschaltet wurde, wird die Halbleiterschaltvorrichtung 63 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand umgeschaltet. Es ist darauf hinzuweisen, dass dieser Vorgang vorzugsweise durchgeführt wird, bevor die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb der Schalteinheit erzeugte Strommenge abnimmt und/oder instabil wird.
Wenn die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb der Schalteinheit erzeugte Strommenge gering ist und/oder wenn die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge instabil ist, besteht mit diesen Vorgängen die Möglichkeit, das Auftreten des Phänomens zu reduzieren, bei dem die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 der Schalteinheit wiederholt geöffnet und geschlossen wird. Der Grund dafür ist, dass die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 nicht arbeitet, wenn die vom Solarzellenmodul erzeugte Strommenge gering und/oder instabil ist. Folglich kann das Solarstromerzeugungssystem 1 stabil arbeiten, auch wenn die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge gering und/oder instabil ist.
Auch wenn die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb der Schalteinheit erzeugte Strommenge stabil und groß genug ist, wird die Halbleiterschaltvorrichtung 63 zum Öffnen oder Schließen der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 eingeschaltet (EIN), bevor die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 betätigt wird.
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 Öffnungs-und-Schließeinheit 61 wie ein Relais keinen großen Länn, es sei denn, es wird über die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 bei deren Öffnen und Schließen eine hohe Spannung angelegt. Wenn entsprechend die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet wird, bevor die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 geöffnet oder geschlossen wird, wird das Anlegen einer hohen Spannung über die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ausgeschlossen, weswegen es unwahrscheinlich ist, dass die Öffnungs-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.
Da in der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 kein großer Lärm erzeugt wird, muss die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 keine hohe Spannungstoleranz aufweisen, was zur Kostenreduktion der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 führt.
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 isoliert, indem in einem Halbleitermaterial P-Typ-Halbleiterregionen und N-Typ-Halbleiterregionen abwechselnd angeordnet sind. Das heißt, dass die Halbleiterschaltvorrichtung 63 nicht komplett isoliert sein kann. Im Gegensatz dazu trennt die Öffhungs-und-Schließeinheit den Stromweg komplett, wenn die beiden Kontakte voneinander für die Trennung separiert werden. Durch die Reihenschaltungsverbindung der Öffnungs-und-Schließeinheit 65 mit der Halbleiterschaltvorrichtung 63 kann die Halbleiterschaltvorrichtung 63 zuverlässig elektrisch vom Solarstromerzeugungssystem 1 getrennt werden. Die Öffnungs-und-Schließeinheit 65 für die erste Schalteinheit 44a ist die zweite Öffnungs-und-Schließeinheit 65a. Eine andere Öffnungs-und-Schließeinheit 65 für die zweite Schalteinheit 44b ist die vierte Öffnungs-und-Schließeinheit 65b. Eine andere Öffnungs-und-Schließeinheit 65 für die dritte Schalteinheit 54a ist die sechste Öffnungs-und-Schließeinheit 65c. Eine andere Öffnungs-und-Schließeinheit 65 für die vierte Schalteinheit 54b ist die achte Öffnungs-und-Schließeinheit 65d. 6 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung eines Beispiels einer anderen Schalteinheit.
Als weiteres Beispiel der Auslegung der Schalteinheit gemäß der Darstellung in 7 ist die Halbleiterschaltvorrichtung 63 in jeder Öffnungs-und-Schließeinheit 61 angeordnet, wenn ein Schaltelement (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 geöffnet und geschlossen zu werden, vor dem Öffnen oder Schließen einer jeden Öffnungs-und-Schließeinheit 61 eingeschaltet (EIN). 7 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung eines weiteren Beispiels einer Auslegung einer Schalteinheit.
Im Folgenden wird ein Beispiel für Betriebsarten der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 und der Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Die Betriebsarten der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 und der Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 schließen drei Betriebsarten ein: einen Startmodus, einen aktiven Modus und einen Sicherheitsmodus. Der Sicherheitsmodus schließt einen Normalabschaltungsmodus und einen Notsicherheitsabschaltungsmodus ein. Entsprechend arbeiten die erste Abschaltungsvorrichtung 4 und die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 mit vier Betriebsarten: dem Startmodus, dem aktiven Modus, dem Normalabschaltungsmodus und dem Notsicherheitsabschaltungsmodus.
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. Die Solarzellenmodule 6 erzeugen Strom, aus dem der Regler 41 Antriebsleistung generiert, und die erste Abschaltungsvorrichtung 4 wird durch den Strom angetrieben. Wenn die erste Abschaltungsvorrichtung 4 angetrieben ist und die Steuereinheit 43 ein erstes Steuerungssignal von der Steuereinheit 3c des Wechselrichters 3 über die Signalempfangseinheit 42 empfängt, schaltet die Steuereinheit 43 die erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a und die zweite Halbleiterschaltvorrichtung 63b ein (EIN) und schließt dann die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a und die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b. Folglich werden die erste Schalteinheit 44a und die zweite Schalteinheit 44b eingeschaltet (EIN).
Ähnlich wird die zweite Abschaltungsvorrichtung 5a von der vom Regler 51 der zweiten Abschaltungsvorrichtung 5a aus dem vom Solarzellenmodul 6 erzeugten Strom generierten Antriebsleistung angetrieben. Wenn die zweite Abschaltungsvorrichtung 5a angetrieben ist und die Steuereinheit 53 beispielsweise ein Befehlssignal von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 empfängt, das sich von einem zweiten Steuerungssignal unterscheidet, schaltet die Steuereinheit 53 die dritte Halbleiterschaltvorrichtung 63c und die vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d ein (EIN) und schließt dann die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d. Folglich werden die dritte Schalteinheit 54a und die vierte Schalteinheit 54b eingeschaltet (EIN). Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5b und die zweite Abschaltungsvorrichtung 5c arbeiten auf die gleiche Weise wie die zweite Abschaltungsvorrichtung 5a. Folglich werden die Gruppen 6A bis 6H mit dem Strang 2 über die erste Abschaltungsvorrichtung 4 und die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c verbunden und der von den Solarzellenmodulen 6 erzeugte Strom wird an den Wechselrichter 3 ausgegeben.
Im Startmodus, in dem Sonnenlicht auf die Solarzellenmodule 6 einzufallen beginnt, ist die von einer jeden Solarzellenmodulgruppe erzeugte Strommenge gering. So werden im Startmodus die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61c, die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b, die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d, die von dem von den Solarzellenmodulgruppen erzeugten Strom angetrieben werden, häufig wiederholt geöffnet und geschlossen, was den Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 destabilisiert.
Aus diesem Grund werden im Startmodus zuerst die erste Halbleiterschaltvorrichtung 63 a bis vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d eingeschaltet (EIN), wenn die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge gering ist. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a, die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b, die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d im offenen Zustand. Wenn dann die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge größer wird als der für den Antrieb der ersten Öffhungs-und-Schließeinheit 61, der dritten Öffhungs-und-Schließeinheit 61b, der fünften Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und der siebten Öffnungs-und-Schließeinheit 61d erforderliche Strom, werden diese Öffhungs-und-Schließeinheiten geschlossen. In dieser Auslegung bleiben die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a, die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b, 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 Öffhungs-und-Schließeinheiten, im offenen Zustand, wodurch die Möglichkeit besteht, das Auftreten des Phänomens, dass sich die Öffnungs-und-Schließeinheiten wiederholt öffnen und schließen, zu reduzieren. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 im Startmodus stabilisiert. Darüber hinaus kann die Schalteinheit durch einen Stromweg (das heißt die Halbleiterschaltvorrichtung 63), der nicht die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ist, eingeschaltet werden (EIN). So ist ein Stromweg, der den Strang 2 und den Wechselrichter 3 verbindet, im Startmodus sichergestellt.
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. Entsprechend werden die Gruppen 6A bis 6H im aktiven Modus über die erste Abschaltungsvorrichtung 4 und die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c verbunden, und der von den Solarzellenmodulen 6 erzeugte Strom wird an den Wechselrichter 3 ausgegeben.
Wenn die von einer jeden Solarzellenmodulgruppe erzeugte Strommenge im aktiven Modus abnimmt (zum Beispiel wenn das Solarzellenmodul verschattet ist), werden die erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a bis vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d eingeschaltet (EIN) und die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a, die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b, die fünfte Öffhungs-und-Schließeinheit 61c und die siebe Öffhungs-und-Schließeinheit 61d 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 erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a, die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b, die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand umgeschaltet. Wenn die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge im aktiven Modus gering wird, werden so die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a, die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b, die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d vom geschlossenen Zustand in den offenen Zustand umgeschaltet, wodurch es möglich ist, das Auftreten des Phänomens, dass sich die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 wiederholt öffnet und schließt, zu reduzieren. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 stabilisiert. Da die Schalteinheit durch einen Stromweg (das heißt die Halbleiterschaltvorrichtung 63), der nicht die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 ist, eingeschaltet werden kann (EIN), kann der im Strang 2 erzeugte Strom darüber hinaus dem Wechselrichter 3 zugeführt werden, auch wenn die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge im aktiven Modus abnimmt.
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, und die erste Abschaltungsvorrichtung 4 und die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c werden von den Solarzellenmodulen 6 nicht mit Strom versorgt. Aus diesem Grund befinden sich die erste Schalteinheit 44a und die zweite Schalteinheit 44b der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 und die dritte Schalteinheit 54a und die vierte Schalteinheit 54b der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c im Normalabschaltungsmodus alle im offenen Zustand. Es ist darauf hinzuweisen, dass im Normalabschaltungsmodus kein erstes Steuerungssignal von der Steuereinheit 3c an den Wechselrichter 3 gesendet wird. Jedoch versorgt eine Wechselstromquelle den Wechselrichter 3 mit Strom, und dadurch kann die Steuereinheit 3c des Wechselrichters 3 ein erstes Steuerungssignal zu jeder Zeit außer während des Notsicherheitsabschaltungsmodus senden.
Wenn die Stromerzeugung durch die Solarzellenmodule 6 im Normalabschaltungsmodus beispielsweise aufgrund instabiler Wetterlage oder dergleichen instabil ist, öffnet und schließt sich die Öffhungs-und-Schließeinheit 61 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 erste Halbleiterschaltvorrichtung 63a bis vierte Halbleiterschaltvorrichtung 63d eingeschaltet (EIN) und die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a, die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b, die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebe Öffnungs-und-Schließeinheit 61d werden geöffnet. Wenn danach die von den Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strommenge größer wird als der für den Antrieb der Öffhungs-und-Schließeinheit 61 erforderliche Strom und sich stabilisiert, werden die erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a, die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b, 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 erste Öffnungs-und-Schließeinheit 61a, die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit 61b, die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit 61c und die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit 61d im offenen Zustand beibehalten, wodurch es möglich ist, das Auftreten des Phänomens, dass sich die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 wiederholt öffnet und schließt, zu reduzieren. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 stabilisiert.
Der Notsicherheitsabschaltungsmodus ist ein Modus, in dem die Stromwege 8a bis 8h getrennt werden, um die Stromausgabe von den Solarzellenmodulen 6 zum Wechselrichter 3 während des Startmodus oder des aktiven Modus zu unterbrechen. In dieser Ausführungsform ist gemäß der Darstellung in 1 der Betriebsschalter 35 mit dem Wechselrichter 3 verbunden, und wenn der Betriebsschalter 35 betätigt wird, wenn sich die erste Abschaltungsvorrichtung 4 im Startmodus oder im aktiven Modus befindet, wird der Betriebsmodus der Abschaltungsvorrichtung 4 in den Notsicherheitsabschaltungsmodus umgeschaltet.
Bei einer Betätigung des Betriebsschalters 35 unterbricht insbesondere die Steuereinheit 3c das Aussenden eines ersten Steuerungssignals. Wenn die Signalerkennungseinheit 46 die Unterbrechung des Aussendens eines ersten Steuerungssignals für einen festgelegten Zeitraum erkennt, werden die erste Schalteinheit 44a und die zweite Schalteinheit 44b der Trenn-Verbinde-Einheit 44 über die Signalempfangseinheit 42 und die Steuereinheit 43 ausgeschaltet (AUS). Folglich werden die Verbindung zwischen der Gruppe 6A und der Gruppe 6B und die Verbindung zwischen dem Wechselrichter 3 und der Gruppe 6A getrennt und die Stromausgabe aus den Solarzellenmodulen 6 zum Wechselrichter 3 wird unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt schaltet die erste Abschaltungsvorrichtung 4 die erste Schalteinheit 44a und die zweite Schalteinheit 44b der Trenn-Verbinde-Einheit 44 aus (AUS) und sendet dann ein zweites Steuerungssignal an die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c über die Kommunikationsleitung 10. Die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c empfangen das zweite Steuerungssignal von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 und trennen die Verbindungen zwischen den Gruppen 6C bis 6H. Folglich werden die Gruppen 6A bis 6H alle voneinander separiert, sodass die Leerlaufspannung des Strangs 2 auf 165 V oder weniger geteilt wird.
Beim Solarstromerzeugungssystem 1, das die obige Auslegung aufweist, stehen die erste Abschaltungsvorrichtung 4 und die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c in einer Master-Slave-Beziehung, und die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c trennen die Verbindungen zwischen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen 6B bis 6H als Reaktion auf ein zweites, von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 gesendetes Steuerungssignal. So können die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c die Funktionen der Signalempfangseinheit 42 und der Signalerkennungseinheit 46 ausschließen. Folglich kann die Auslegung der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c vereinfacht werden, was die Installationskosten der Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 senkt.
Eine jede der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen 6A bis 6H weist jeweils eine Leerlaufspannung von 165 V oder weniger auf. So kann ein sichereres Solarstromerzeugungssystem bereitgestellt werden. Das zweite Steuerungssignal von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 wird über eine Kommunikationsleitung 10 mittels eines Kommunikationssystems gesendet, das sich von der Stromleitungskommunikation unterscheidet, und dadurch ist es im Vergleich zur Stromleitungskommunikation unwahrscheinlich, dass das Signal von Lärm betroffen ist, und die Kommunikation von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 an die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 kann stabilisiert werden.
Beim Solarstromerzeugungssystem 1, das die obige Auslegung aufweist, trennt die erste Abschaltungsvorrichtung 4 die Verbindungen zwischen den Gruppen 6Abis 6B und dann trennen die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c die Verbindungen zwischen den Gruppen 6B bis 6H. So kann die an den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5a bis 5c anliegende Spannung reduziert werden. Folglich können die mit den zweiten Abschaltungsvorrichtungen assoziierten Kosten gesenkt werden.
Beim obigen Solarstromerzeugungssystem schließt die Schalteinheit die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 und die Halbleiterschaltvorrichtung 63 ein, die in Parallelschaltung mit der Öffhungs-und-Schließeinheit 61 verbunden ist. Darüber hinaus wird die Halbleiterschaltvorrichtung 63 eingeschaltet (EIN), bevor die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 betätigt wird. Wenn die Halbleiterschaltvorrichtung 63 vor dem Öffnen oder Schließen der Öffnungs-und-Schließeinheit 61 eingeschaltet wird (EIN), wird das Auftreten des Phänomens, dass sich die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 wiederholt öffnet und schließt, reduziert, da sich die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 je nach der Stromerzeugung öffnet und schließt, wenn die von den Solarzellenmodulgruppen für den Antrieb der Schalteinheit erzeugte Strommenge gering ist und/oder wenn die von der Solarzellenmodulgruppe erzeugte Strommenge instabil ist. Folglich wird der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 stabilisiert.
Da eine hohe Spannung über die Öffnungs-und-Schließeinheit 61 angelegt wird, besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass die Öffnungs-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 werden Lärm und Rattern in der Schalteinheit reduziert, und der Betrieb des Solarstromerzeugungssystems 1 wird stabilisiert.
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.
Die Anzahl der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Der Strang 2 kann in eine Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen geteilt werden, sofern die Leerlaufspannung einer j eden Gruppe 165 V oder weniger beträgt. Gemäß der Darstellung in 9 kann eine jede der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen 6A bis 6F beispielsweise drei Solarzellenmodule 6 einschließen, die in Reihenschaltung verbunden sind. Das heißt, dass die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen durch die erste Abschaltungsvorrichtung 4 und die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 geteilt werden kann, sodass eine jede der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen jeweils drei Solarzellenmodule 6 einschließt, die in Reihenschaltung verbunden sind.
Zudem kann die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 gemäß der Darstellung in 10 individuell zu einer jeden Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen angeordnet sein, unter Ausschluss der Gruppe (in diesem Fall der Gruppe 6A), mit der die erste Abschaltungsvorrichtung 4 verbunden ist.
Gemäß der Darstellung in 11 kann die erste Abschaltungsvorrichtung 4 eine Bypass-Diode 48 einschließen, die mit einer beliebigen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen in Parallelschaltung verbunden ist. Im in 11 dargestellten Beispiel ist die Bypass-Diode 48 elektrisch in Parallelschaltung mit der Gruppe 6A verbunden. Die Bypass-Diode 48 schließt eine Anode ein, die mit dem kathodenseitigen Anschluss der Gruppe 6A verbunden ist, und eine Kathode, die mit dem anodenseitigen Anschluss der Gruppe 6A verbunden ist. Ähnlich kann die Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 eine Bypass-Diode 58 einschließen, die mit einer beliebigen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen in Parallelschaltung verbunden ist. Im in 11 dargestellten Beispiel ist die Bypass-Diode 58 elektrisch in Parallelschaltung mit einer jeden der Gruppen 6C und 6E verbunden.
In der obigen Ausfuhrungsform weist die Trenn-Verbinde-Einheit 44 der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 zwei Kontakte der ersten Schalteinheit 44a und der zweiten Schalteinheit 44b auf, aber gemäß der Darstellung in 12 kann es sich bei der Trenn-Verbinde-Einheit 44 um zwei Relais, aufweisend einen Kontakt, handeln. Das heißt, dass die Steuereinheit 43 der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 ausgelegt sein kann, um die erste Schalteinheit 44a und die zweite Schalteinheit 44b unabhängig ein- und auszuschalten (EIN und AUS). Ähnlich kann die Steuereinheit 53 bei der Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 ausgelegt sein, um die dritte Schalteinheit 54a und die vierte Schalteinheit 54b der Trenn-Verbinde-Einheit 54 unabhängig ein- und auszuschalten (EIN und AUS).
In der obigen Ausführungsform ist die erste Abschaltungsvorrichtung 4 mit dem Stromweg 8a verbunden, der die Gruppe 6A und die Gruppe 6B verbindet, und dem Stromweg 8b, der den Wechselrichter 3 und die Gruppe 6A verbindet, aber die Positionen der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 und der Vielzahl von zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5 können ausgetauscht werden. Beispielsweise kann die erste Abschaltungsvorrichtung 4 mit dem Stromweg 8c und dem Stromweg 8d verbunden sein, und die zweite Abschaltungsvorrichtung 5a kann mit dem Stromweg 8a und dem Stromweg 8b verbunden sein.
In der obigen Ausführungsform wird ein erstes Steuerungssignal per Stromleitungskommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung 4 gesendet, jedoch kann ein erstes Steuerungssignal gemäß der Darstellung in 8 per drahtloser Kommunikation wie WLAN an die erste Abschaltungsvorrichtungen 4 gesendet werden.® Alternativ können der Wechselrichter 3 und die erste Abschaltungsvorrichtung 4 ausgelegt sein, um miteinander per drahtloser Kommunikation zu kommunizieren.
Erfindungsgemäß wird ein Solarstromerzeugungssystem bereitgestellt, das sowohl die Reduzierung der Kosten für den Einbau von Abschaltungsvorrichtungen als auch die Verbesserung der Sicherheit des Solarstromerzeugungssystems erzielt.

1: Solarstromerzeugungssystem
2: Strang
3: Wechselrichter
4: erste Abschaltungsvorrichtung
5a bis 5C: zweite Abschaltungsvorrichtung
6: Solarzellenmodule
6A bis 6H: Solarzellenmodulgruppe
44a: erste Schalteinheit
44b: zweite Schalteinheit
54a: dritte Schalteinheit
54b: vierte Schalteinheit
61: Öffnungs-und-Schließeinheit
63: Halbleiterschaltvorrichtung
65: weitere Öffnungs-und-Schließeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012511299 [0003]

Claims

Solarstromerzeugungssystem, umfassend: einen Strang, der eine Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulgruppen einschließt, wobei die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen jeweils ein oder eine Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulen einschließt; einen Wechselrichter, der mit dem Strang verbunden und ausgelegt ist, um die Gleichstromausgabe aus dem Strang in Wechselstrom umzuwandeln; eine erste Abschaltungsvorrichtung, die mit einem ersten Stromweg verbunden ist, der die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen verbindet, und eine zweite Abschaltungsvorrichtung, die mit einem zweiten Stromweg verbunden ist, der eine Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen verbindet, die sich von der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen unterscheidet, die mit dem ersten Stromweg verbunden sind, wobei eine jede der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang jeweils eine Leerlaufspannung kleiner oder gleich einer vorgegebenen Leerlaufspannung aufweist; die erste Abschaltungsvorrichtung Verbindungen zwischen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen trennt, die mit dem ersten Stromweg verbunden sind, als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal vom Wechselrichter, die zweite Abschaltungsvorrichtung Verbindungen zwischen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen trennt, die mit dem zweiten Stromweg verbunden sind, als Reaktion auf ein zweites Steuerungssignal, das von der ersten Abschaltungsvorrichtung mittels eines Kommunikationssystems gesendet wird, das sich von der Stromleitungskommunikation unterscheidet, über eine Kommunikationsleitung, die mit der ersten Abschaltungsvorrichtung und der zweiten Abschaltungsvorrichtung verbunden ist; die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang eine erste Gruppe einschließt; die erste Abschaltungsvorrichtung von von einem oder einer Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulen erzeugtem Strom angetrieben wird; die erste Abschaltungsvorrichtung eine erste Schalteinheit einschließt, die mit einem anodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe verbunden ist; die erste Schalteinheit eine erste Öffnungs-und-Schließeinheit und eine erste Halbleiterschaltvorrichtung einschließt, die mit der ersten Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist, und die erste Halbleiterschaltvorrichtung eingeschaltet wird (EIN), bevor die erste Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Schalteinheit eine zweite Öffnungs-und-Schließeinheit einschließt, die mit der ersten Halbleiterschaltvorrichtung in Reihenschaltung verbunden ist.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Abschaltungsvorrichtung eine zweite Schalteinheit einschließt, die mit einem kathodenseitigen Anschluss der ersten Gruppe verbunden ist; die zweite Schalteinheit eine dritte Öffnungs-und-Schließeinheit und eine zweite Halbleiterschaltvorrichtung einschließt, die mit der dritten Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist, und die zweite Halbleiterschaltvorrichtung eingeschaltet wird (EIN), bevor die dritte Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 3, wobei die zweite Schalteinheit eine vierte Öffnungs-und-Schließeinheit einschließt, die mit der zweiten Halbleiterschaltvorrichtung in Reihenschaltung verbunden ist.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit ausgelegt sind, um unabhängig voneinander ein-/ausgeschaltet zu werden (EIN/AUS).
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang eine zweite Gruppe einschließt; die zweite Abschaltungsvorrichtung von von einem oder einer Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulen der zweiten Gruppe erzeugtem Strom angetrieben wird; die zweite Abschaltungsvorrichtung eine dritte Schalteinheit einschließt, die mit einem anodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe verbunden ist; die dritte Schalteinheit eine fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit und eine dritte Halbleiterschaltvorrichtung einschließt, die mit der fünften Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist, und die dritte Halbleiterschaltvorrichtung eingeschaltet wird (EIN), bevor die fünfte Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 6, wobei die dritte Schalteinheit eine sechste Öffnungs-und-Schließeinheit einschließt, die mit der dritten Halbleiterschaltvorrichtung in Reihenschaltung verbunden ist.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei die zweite Abschaltungsvorrichtung eine vierte Schalteinheit einschließt, die mit einem kathodenseitigen Anschluss der zweiten Gruppe verbunden ist; die vierte Schalteinheit eine siebte Öffnungs-und-Schließeinheit und eine vierte Halbleiterschaltvorrichtung einschließt, die mit der siebten Öffnungs-und-Schließeinheit in Parallelschaltung verbunden ist, und die vierte Halbleiterschaltvorrichtung eingeschaltet wird (EIN), bevor die siebte Öffnungs-und-Schließeinheit betätigt wird.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 8, wobei die vierte Schalteinheit eine achte Öffnungs-und-Schließeinheit einschließt, die mit der vierten Halbleiterschaltvorrichtung in Reihenschaltung verbunden ist.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei die zweite Abschaltungsvorrichtung so ausgelegt ist, dass die dritte Schalteinheit und die vierte Schalteinheit unabhängig voneinander ein-/ausgeschaltet werden (EIN/AUS).
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste Abschaltungsvorrichtung das zweite Steuerungssignal an die zweite Abschaltungsvorrichtung sendet, nachdem die Verbindungen zwischen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen, die mit dem ersten Stromweg verbunden sind, als Reaktion auf das erste Steuerungssignal vom Wechselrichter getrennt wurden.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Leerlaufspannung einer j eden der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang 165 V oder weniger beträgt.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Wechselrichter das erste Steuerungssignal per Stromleitungskommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung sendet.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Wechselrichter das erste Steuerungssignal per drahtloser Kommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung sendet.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei mindestens eine der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen im Strang eine Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulgruppen einschließt.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die erste Abschaltungsvorrichtung eine Bypass-Diode einschließt, die mit einer beliebigen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen in Parallelschaltung verbunden ist.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die zweite Abschaltungsvorrichtung eine Bypass-Diode einschließt, die mit einer beliebigen der Vielzahl von Solarzellenmodulgruppen in Parallelschaltung verbunden ist.