DE102023102455A1

DE102023102455A1 - Solarstromerzeugungssystem

Info

Publication number: DE102023102455A1
Application number: DE102023102455.8A
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: 2023-02-01
Publication date: 2023-08-24
Also published as: US20230268876A1; JP2023122451A

Abstract

Ein Solarstromerzeugungssystem 1, 1', 1'' schließt einen Strang 2, 2', 2'', einen Wechselrichter 3, eine erste Abschaltungsvorrichtung 4 und eine zweite Abschaltungsvorrichtung 5A bis 5D, 5A' bis 5C', 5A'' bis 5D'' ein. Der Strang ist aus einer Vielzahl von Solarzellenmodulen 6 zusammengesetzt, die in Reihenschaltung verbunden sind. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 schaltet als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal S1 vom Wechselrichter 3 eine erste Schalteinheit 4a, die mit einem anodenseitigen Anschluss des Strangs und einem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden ist, und eine zweite Schalteinheit 4b, die mit einem kathodenseitigen Anschluss des Strangs und einem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden ist, aus (AUS). Die zweite Abschaltungsvorrichtung ist ausgelegt, um ein zweites Zustandssignal an die erste Abschaltungsvorrichtung 4 zu senden und eine Solarzellenmodulgruppe und entweder ein anderes Solarzellenmodul 6 oder den Wechselrichter 3 als Reaktion auf ein zweites Steuerungssignal S2 von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 zu trennen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft ein Solarstromerzeugungssystem.
STAND DER TECHNIK
Einige Solarstromerzeugungssystems sind mit einer Funktion ausgestattet, die ausgelegt ist, um die Stromerzeugung im Notfall unverzüglich zu stoppen, um Feuerwehrleute bei einem Notfall wie Brand vor Stromschlägen zu schützen (siehe zum Beispiel die veröffentlichte japanische Übersetzung Nr. 2012-511299 der internationalen PCT-Veröffentlichung). 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.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Solarstromerzeugungssystem ist eine Abschaltungsvorrichtung mit einem Stromweg für einen anodenseitigen Anschluss einer Gruppe verbunden, einschließend ein oder eine Vielzahl von in Reihenschaltung verbundenen Solarzellenmodulen, und einem Stromweg für einen kathodenseitigen Anschluss der Gruppe. Die herkömmliche Abschaltungsvorrichtung ist jedoch ausgelegt, um einen der beiden Stromwege zu trennen. Eine solche Auslegung stellt bei einem Notfall ein Sicherheitsproblem dar.
Ein Ziel dieser Erfindung ist es, die Sicherheit eines Solarstromerzeugungssystems zu verbessern.
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 mit dem Strang verbunden und ausgelegt, um die Gleichstromausgabe aus dem Strang in Wechselstrom umzuwandeln. Die erste Abschaltungsvorrichtung schließt eine erste Schalteinheit ein, die mit einem anodenseitigen Anschluss des Strangs und einem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist, und eine zweite Schalteinheit, die mit einem kathodenseitigen Anschluss des Strangs und einem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist. Die erste Abschaltungsvorrichtung ist ausgelegt, um die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal vom Wechselrichter auszuschalten (AUS). 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 eine 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 Steuerungssignal von der ersten Abschaltungsvorrichtung zu trennen und als Reaktion auf ein zweites Steuerungssignal von der ersten Abschaltungsvorrichtung ein zweites Zustandssignal an den Wechselrichter zu senden.
Beim Solarstromerzeugungssystem schließt die erste Abschaltungsvorrichtung eine erste Schalteinheit ein, die mit einem anodenseitigen Anschluss des Strangs und einem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist, und eine zweite Schalteinheit, die mit einem kathodenseitigen Anschluss des Strangs und einem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist, und schaltet die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal vom Wechselrichter aus (AUS). Das hießt, dass die erste Abschaltungsvorrichtung ausgelegt ist, um als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal vom Wechselrichter sowohl den Stromweg, der den anodenseitigen Anschluss des Strangs und den anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbindet, als auch den Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss des Strangs und den kathodenseitigen Anschuss des Wechselrichters verbindet, zu trennen. Die Auslegung ermöglicht das Trennen beider Stromwege, die den Strang und den Wechselrichter verbinden, und gewährleistet das zuverlässige elektrische Trennen des Strangs und des Wechselrichters. Folglich besteht die Möglichkeit, die Sicherheit des Solarstromerzeugungssystems bei einem Notfall zu verbessern. Zudem kann die erste Abschaltungsvorrichtung oder der Wechselrichter überwachen, ob die zweite Abschaltungsvorrichtung normal arbeitet.
Wenn der Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung feststellt, dass die zweite Abschaltungsvorrichtung abhängig vom von der zweiten Abschaltungsvorrichtung gesendeten zweiten Zustandssignal von einer Anomalie betroffen ist, kann der Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung ein Anomaliesignal senden. In diesem Fall kann der Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung den Nutzer oder dergleichen über eine Anomalie in der zweiten Abschaltungsvorrichtung informieren.
Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann das zweite Zustandssignal per Stromleitungskommunikation an den Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung senden.
Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann das zweite Zustandssignal per drahtloser Kommunikation an den Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung senden.
Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann eine Öffnungs-und-Schließeinheit einschließen, die ausgelegt ist, um eine Verbindung zwischen der Solarzellenmodulgruppe und dem anderen Solarzellenmodul zu öffnen und zu schließen. Das von der zweiten Abschaltungsvorrichtung gesendete zweite Zustandssignal kann Informationen über einen geöffneten und geschlossenen Zustand der Öffnungs-und-Schließeinheit einschließen. In diesem Fall kann der Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung beispielsweise überwachen, ob die Öffnungs-und-Schließeinheit normal arbeitet.
Der Wechselrichter kann ausgelegt sein, um die erste Abschaltungsvorrichtung basierend auf einem von der ersten Abschaltungsvorrichtung gesendeten ersten Zustandssignal zu überwachen. In diesem Fall kann der Wechselrichter überwachen, ob die erste Abschaltungsvorrichtung normal arbeitet.
Wenn der Wechselrichter feststellt, dass die erste Abschaltungsvorrichtung abhängig vom ersten Zustandssignal von einer Anomalie betroffen ist, kann der Wechselrichter ein Anomaliesignal senden. In diesem Fall kann der Wechselrichter den Nutzer oder dergleichen über eine Anomalie in der ersten Abschaltungsvorrichtung informieren.
Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann eine dritte Schalteinheit einschließen, die mit einem Stromweg verbunden ist, der einen anodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und entweder das andere Solarzellenmodul oder den Wechselrichter verbindet, sowie eine vierte Schalteinheit, die mit einem Stromweg verbunden ist, der einen kathodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und entweder das andere Solarzellenmodul oder den Wechselrichter verbindet. In diesem Fall ist die zweite Abschaltungsvorrichtung in der Lage, sowohl einen Stromweg, der einen anodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und entweder das andere Solarzellenmodul oder den Wechselrichter verbindet (im Folgenden als „eine/die andere Vorrichtung“ bezeichnet), als auch einen Stromweg, der einen kathodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und die andere Vorrichtung verbindet, zu trennen. Folglich besteht die Möglichkeit, die Sicherheit des Solarstromerzeugungssystems bei einem Notfall zu verbessern.
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. Wenn eine Störung in der Solarzellenmodulgruppe auftritt, besteht in diesem Fall die Möglichkeit, dass der vom anderen Solarzellenmodul erzeugte Strom die Bypass-Vorrichtung umgeht, um dem Wechselrichter zugeführt zu werden.
Die Bypass-Vorrichtung kann eine Diode einschließen, die eine Anode aufweist, die mit dem kathodenseitigen Anschluss einer Solarzellenmodulgruppe verbunden ist, und eine Kathode, die mit dem anodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe verbunden ist. Wenn eine Störung in der Solarzellenmodulgruppe auftritt, kann in diesem Fall ohne Anweisung durch ein externes Signal unverzüglich ein Stromweg gebildet werden, der die Solarzellenmodulgruppe umgeht.
Die erste Abschaltungsvorrichtung kann durch aus einer handelsüblichen Stromversorgung zugeführten Strom angetrieben werden. In diesem Fall ist die erste Abschaltungsvorrichtung in der Lage zu 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.
Die zweite Abschaltungsvorrichtung kann von von mindestens einer der Vielzahl von Solarzellenmodulen erzeugtem Strom angetrieben werden. In diesem Fall kann der von den Solarzellenmodulen erzeugte Strom effektiv genutzt werden, um die zweite Abschaltungsvorrichtung anzutreiben.
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.
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.
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.
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.
Figurenliste

1 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung eines Solarstromerzeugungssystems.
2 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung einer ersten Ab schaltungsvorrichtung.
3 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer Auslegung einer zweiten Ab schaltungsvorrichtung.
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 eines Zustands einer ersten Abschaltungsvorrichtung in jedem Betriebsmodus.
6 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung eines Zustands einer zweiten Abschaltungsvorrichtung in jedem Betriebsmodus.
7 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung von Solarzellenmodulgruppen in einem Strang.
8 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung von Solarzellenmodulgruppen in einem Strang.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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.
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.
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. Die Solarzellenmodulgruppe weist jeweils einen anodenseitigen Anschluss und einen kathodenseitigen Anschluss auf. In einer Gruppe, die aus einem Solarzellenmodul 6 besteht, 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.
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 durch die Anode des Solarzellenmoduls 6 ausgelegt, das der Anode des Wechselrichters 3 am nächsten ist, und der kathodenseitige Anschluss der Gruppe ist durch die Kathode des Solarzellenmoduls 6 ausgelegt, das der Kathode des Wechselrichters 3 am nächsten ist. In 1 ist der anodenseitige Anschluss einer jeden Solarzellenmodulgruppe mit „+“ gekennzeichnet, und der kathodenseitige Anschluss ist mit „-“ gekennzeichnet.
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.
Die erste Gruppe 6A bis 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.
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.
Insbesondere schließt der Wechselrichter 3 einen DC/DC-Wandler 3a, einen DC/AC-Inverter 3b, eine Steuereinheit 3c 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.
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 4 per Stromleitungskommunikation, wenn ein Betriebsschalter 8 gedrückt wird.
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.
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.
Insbesondere ist die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A mit 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.
Als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal S2 von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 trennt eine jede der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 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. Als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal S2 von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 sendet eine jede der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D ein zweites Zustandssignal an die erste Ab schaltungsvorrichtung.
Eine spezifische 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.
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 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 erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b sind Schaltvorrichtungen, beispielsweise Relais oder Halbleiterschalter wie MOSFETs.
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.
Es ist darauf hinzuweisen, dass „die Schalteinheit einschalten (EIN)“ bedeutet, dass die Schalteinheit leitend gemacht wird, um die Stromleitung oder den Stromweg, mit der/dem die Schalteinheit verbunden ist, 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.
Darüber hinaus können die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b unabhängig mit einem 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.
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.
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 zu schließen und 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 öffnet die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b und schaltet diese 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.
Gegenteilig zur obigen Auslegung können die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b beim Empfang eines 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).
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.
Wenn der Strang 2 und der Wechselrichter 3 als Reaktion auf das erste Steuerungssignal S1 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.
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.
Eine spezifische 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 5A bis 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.
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 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 dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b sind Schaltvorrichtungen wie Relais oder Halbleiterschalter wie MOSFETs. Die vierte Schalteinheit 5b in dieser Ausführungsform ist ein Beispiel für eine Öffnungs-und-Schließeinheit.
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 5A in 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.
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 6A und 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 6A und die andere Vorrichtung getrennt werden, indem ein Stromweg durch eine andere Schalteinheit getrennt wird, auch wenn eine der Schalteinheiten nicht einwandfrei arbeitet.
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 Stromweg gesendet wird.
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.
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 ein kapazitives Widerstandselement implementiert sein.
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.
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.
Wenn gewünscht wird, die Solarzellenmodulgruppen, mit denen die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A verbunden ist, mit der 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 zu schließen und einzuschalten (EIN).
Dagegen unterbricht die zweite Antriebseinheit 5f beim Empfang eines Signals, das angibt, dass das erste Steuerungssignal S2 von der ersten Signalempfangseinheit 5c empfangen wurde, das Aussenden des Antriebssignals und öffnet die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b und schaltet diese aus (AUS). Mit der Auslegung 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. Die zweite Abschaltungsvorrichtung 5f sendet das erste Zustandssignal, einschließend Informationen darüber, dass das Aussenden des Antriebssignals unterbrochen wurde, als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal S2 per Stromleitungskommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung 4.
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, um die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b einzuschalten (EIN).
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.
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 erfolgt das Trennen der Stromwege durch die zweite Abschaltungsvorrichtung 5A, nachdem der Strang 2 und der Wechselrichter 3 getrennt wurden.
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.
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 einer anderen Solarzellenmodulgruppe 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.
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 6A umgeht, basierend auf deren elektrischen Eigenschaften.
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 Bypass-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 Bypass-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.
Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 überwacht die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D basierend auf den zweiten Zustandssignalen, die von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D gesendet werden. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 sendet ein Anomaliesignal an den Wechselrichter 3, wenn sie feststellt, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D abhängig von den zweiten Zustandssignalen, die von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D gesendet werden, von einer Anomalie betroffen sind. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 stellt fest, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D von einer Anomalie betroffen sind, wenn beispielsweise die zweiten Zustandssignale von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5Abis 5D als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal S2 nicht empfangen werden können. Wenn der Wechselrichter 3 das Anomaliesignal von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 empfängt, meldet der Wechselrichter 3 über eine Anzeigeeinheit 10, die mit dem Wechselrichter 3 verbunden ist, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D von einer Anomalie betroffen sind.
Im Folgenden ist ein Beispiel des Betriebs der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 und der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben. 5 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung des Zustands der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 in jedem Betriebsmodus. 6 zeigt den Zustand der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D in jedem Betriebsmodus. Das Solarstromerzeugungssystem 1 weist drei Betriebsarten auf: einen Startmodus, einen aktiven Modus und einen Sicherheitsmodus. Der Sicherheitsmodus schließt einen Normalabschaltungsmodus und einen Notsicherheitsabschaltungsmodus ein.
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 Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b eingeschaltet (EIN) (Relaisbetriebsmodus „EIN“) und der Strang 2 und der Wechselrichter 3 werden verbunden. Da kein erstes Steuerungssignal S1 gesendet wird, sendet die erste Signalübermittlungseinheit 4e kein zweites Steuerungssignal S2.
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 Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b eingeschaltet (EIN) (Relaisbetriebsmodus „EIN“) und die mit den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D verbundenen Solarzellenmodulgruppen werden mit der anderen Vorrichtung verbunden.
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.
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 5A bis 5D befinden sich im EIN-Zustand. 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.
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 (erstes Steuerungssignal „VORHANDEN“). Somit befinden sich die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 im AUS-Zustand (Relaisbetriebsmodus „AUS“).
In den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D wird das zweite Steuerungssignal S2 gesendet (zweites Steuerungssignal „VORHANDEN“) und die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b befinden sich im AUS-Zustand (Relaisbetriebsmodus „AUS“). Es ist darauf hinzuweisen, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D im Normalabschaltungsmodus nicht mit dem Strom von den Solarzellenmodulgruppen versorgt werden, weswegen kein Antriebssignal generiert werden kann, um von der zweiten Antriebseinheit 5f an die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b gesendet zu werden.
Im Normalabschaltungsmodus wird, wenn die Stromerzeugung durch die Solarzellenmodule 6 aufgrund instabiler Wetterlage oder dergleichen instabil ist, 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“). Dagegen wird in den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D kein zweites Steuerungssignal S2 gesendet („KEIN“ zweites Steuerungssignal) und die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b befinden sich im EIN-/AUS-Zustand (Relaisbetriebsmodus „EIN/AUS), je nach dem von den Solarzellenmodulgruppen, die mit den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D verbunden sind, zugeführten Strom.
Mit der oben beschriebenen Auslegung kann entweder der Strang 2 den Wechselrichter 3 nicht mit Strom versorgen oder die Stromversorgung zum Wechselrichter 3 wird häufig getrennt.
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.
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“). So wird in dieser Ausführungsform das erste Steuerungssignal S1 erst beim Start des Notsicherheitsabschaltungsmodus gesendet.
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“).
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 und die andere Vorrichtung, die mit den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5B verbunden sind, werden getrennt (Relaisbetriebsmodus „AUS“). Das bedeutet, dass die Spannungen, die von allen Solarzellenmodulen 6, die im Strang 2 eingeschlossen sind, ausgegeben werden, getrennt werden. Wenn die zweite Antriebseinheit 5f das zweite Steuerungssignal S2 empfängt und das Aussenden der Antriebssignale für den Antrieb der dritten Schalteinheit 5a und der vierten Schalteinheit 5b unterbricht, sendet die zweite Antriebseinheit 5f das zweite Zustandssignal, einschließend Informationen darüber, dass das Aussenden des Antriebssignals an die dritte Schalteinheit 5a und die vierte Schalteinheit 5b unterbrochen wurde, an die erste Abschaltungsvorrichtung 4. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 stellt fest, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D von einer Anomalie betroffen sind, wenn die zweiten Zustandssignale von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal S2 nicht empfangen werden können.
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 5A bis 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.
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.
Beim Solarstromerzeugungssystem 1 schließt die erste Abschaltungsvorrichtung 4 die erste Schalteinheit 4a ein, die mit dem anodenseitigen Anschluss des Strangs 2 und dem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden ist, und die zweite Schalteinheit 4b, die mit dem kathodenseitigen Anschluss des Strangs 2 und dem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbunden ist, sodass die erste Schalteinheit 4a und die zweite Schalteinheit 4b als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal S1 vom Wechselrichter 3 ausgeschaltet werden (AUS). Das heißt, dass die erste Abschaltungsvorrichtung 4 in der Lage ist, sowohl die Stromleitung zu trennen, die den anodenseitigen Anschluss des Strangs 2 und den anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbindet, als auch die Stromleitung, die den kathodenseitigen Anschluss des Strangs 2 und den kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters 3 verbindet, als Reaktion auf das erste Steuerungssignal S 1. Auf diese Weise ist die erste Abschaltungsvorrichtung 4 ausgelegt, um beide Stromleitungen zu trennen, die den Strang 2 und den Wechselrichter 3 verbinden, was zu einer zuverlässigen elektrischen Trennung des Strangs 2 und des Wechselrichters 3 führt. Folglich besteht die Möglichkeit, die Sicherheit des Solarstromerzeugungssystems 1 bei einem Notfall zu verbessern.
Die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D schließen die dritte Schalteinheit 5a ein, die mit einem Stromweg verbunden ist, der den anodenseitigen Anschluss einer Solarzellenmodulgruppe und entweder eine andere Solarzellenmodulgruppe 6 oder den Wechselrichter 3 verbindet, sowie die vierte Schalteinheit 5b, die mit einem Stromweg verbunden ist, der den kathodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und entweder eine andere Solarzellenmodulgruppe 6 oder den Wechselrichter 3 verbindet. In dieser Auslegung werden in den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D sowohl der Stromweg, der den anodenseitigen Anschluss einer Solarzellenmodulgruppe und einer anderen Solarzellenmodulgruppe oder des Wechselrichters 3 verbindet, als auch der Stromweg, der den kathodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und entweder eine andere Solarzellenmodulgruppe 6 oder den Wechselrichter 3 verbindet, getrennt. Folglich besteht die Möglichkeit, die Sicherheit des Solarstromerzeugungssystems 1 bei einem Notfall zu verbessern.
Da eine jede der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D das zweite Zustandssignal an die erste Abschaltungsvorrichtung als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal S2 von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 sendet, kann die erste Abschaltungsvorrichtung 4 erkennen, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D normal arbeiten, wenn der Betriebsschalter 8 betätigt wird. Folglich kann ein Solarstromerzeugungssystem 1 mit noch mehr erhöhter Sicherheit bereitgestellt werden.
Die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D schließen die Bypass-Vorrichtung 5g ein, die in Parallelschaltung mit einer Solarzellenmodulgruppe verbunden ist, um einen Stromweg zu bilden, der das Solarzellenmodul umgeht. Wenn bei dieser Auslegung eine Störung in der Solarzellenmodulgruppe auftritt, umgeht der von den anderen Solarzellenmodulgruppen erzeugte Strom die Bypass-Vorrichtung, um dem Wechselrichter 3 zugeführt zu werden.
Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 wird durch aus einer handelsüblichen Stromversorgung 9 zugeführten Strom angetrieben. So ist die erste Abschaltungsvorrichtung 4 in der Lage zu arbeiten, egal, ob Strom vom Strang 2 zugeführt wird oder nicht. Folglich können der Strang 2 und der Wechselrichter 3 in einem Notfall zuverlässig getrennt werden, wodurch es möglich ist, die Sicherheit des Solarstromerzeugungssystems 1 in einem Notfall zu verbessern.
Die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D werden vom von den Solarzellenmodulen 6 erzeugten Strom angetrieben. So wird der von den Solarzellenmodulen 6 erzeugte Strom effektiv eingesetzt, um die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5Abis 5D anzutreiben.
Der Wechselrichter 3 sendet das erste Steuerungssignal S1 per Stromleitungskommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung 4. Somit ist keine separate Leitung für die Kommunikation zwischen dem Wechselrichter 3 und der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 notwendig.
Beim Empfang des ersten Steuerungssignals S1 vom Wechselrichter 3 kann die erste Abschaltungsvorrichtung 4 das zweite Steuerungssignal S2 per Stromleitungskommunikation an die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D senden. Mit dem Vorgang ist keine separate Leitung für die Kommunikation zwischen der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 und den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D erforderlich.
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 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.
Zum Beispiel schließt der Strang 2' im in 7 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. 7 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung von Solarzellenmodulgruppen in einem Strang.
Im in 8 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. 8 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung einer anderen Auslegung von Solarzellenmodulgruppen in einem Strang.
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.
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 Anomalie 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.
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. Eine jede der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D kann das zweite Zustandssignal per drahtloser Kommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung 4 senden. Eine jede der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D kann auf eine Zweiwege-Kommunikationsweise per drahtloser Kommunikation mit der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 verbunden sein. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 kann das Anomaliesignal per drahtloser Kommunikation an den Wechselrichter 3 senden. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 kann ausgelegt sein, um das Anomaliesignal per drahtloser Kommunikation an das mobile Endgerät eines Nutzers zu senden.
Die von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D gesendeten zweiten Zustandssignale können mindestens eine Information über die Spannung der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D, die Stromstärke der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5Abis 5D oder einen geöffneten und geschlossenen Zustand einer jeden vierten Schalteinheit 5b einschließen. Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 kann basierend auf den Informationen über die geöffneten und geschlossenen Zustände einer jeden vierten Schalteinheit 5b feststellen, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D von einer Anomalie betroffen sind. Wenn eine jede vierte Schalteinheit 5b aus einem mechanischen Relais besteht, kann die erste Abschaltungsvorrichtung 4 feststellen, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D von einer Anomalie betroffen sind, indem die Spannung zwischen den Kontakten einer jeden vierten Schalteinheit 5b basierend auf den zweiten Zustandssignalen überwacht wird, die von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D gesendet werden, um das Verschweißen einer jeden vierten Schalteinheit 5b zu erkennen. Wenn die zweiten Zustandssignale, die von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D gesendet werden, die Informationen über die geöffneten und geschlossenen Zustände einer jeden vierten Schalteinheit 5b einschließen, können die zweiten Zustandssignale, die von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D gesendet werden, zudem Informationen über den geöffneten und geschlossenen Zustand einer jeden dritten Schalteinheit 5a einschließen. Die von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5Abis 5D gesendeten zweiten Zustandssignale können Informationen einschließen, die angeben, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D von einer Anomalie betroffen sind. Das heißt, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D ausgelegt sein können, um ihre eigene Spannung und dergleichen zu überwachen und Anomalien in den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D selbst zu erkennen.
In der obigen Ausführungsform sind die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D ausgelegt, um die zweiten Zustandssignale als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal S2 von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 an die erste Abschaltungsvorrichtung 4 zu senden. Jedoch können die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D die zweiten Zustandssignale im aktiven Modus regelmäßig oder konstant an die erste Abschaltungsvorrichtung 4 senden, wenn die von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D gesendeten zweiten Zustandssignale mindestens eine Information über die Spannung der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D, die Stromstärke der zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D oder den geöffneten und geschlossenen Zustand einer jeden vierten Schalteinheit 5b einschließen.
In der obigen Ausführungsform sind die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D ausgelegt, um die zweiten Zustandssignale an die erste Abschaltungsvorrichtung 4 zu senden. Jedoch können die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D die zweiten Zustandssignale per Stromleitungskommunikation oder drahtloser Kommunikation an den Wechselrichter senden. In diesem Fall kann der Wechselrichter 3 eine Anomalie in den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D abhängig von den zweiten Zustandssignalen, die von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D gesendet werden, feststellen und über die Anzeigeeinheit 10 melden, dass die zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D von einer Anomalie betroffen sind.
Die erste Abschaltungsvorrichtung 4 kann ein erstes Zustandssignal per Stromleitungskommunikation oder drahtloser Kommunikation an den Wechselrichter 3 senden. Der Wechselrichter 3 kann die erste Abschaltungsvorrichtung 4 basierend auf dem von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 gesendeten ersten Zustandssignal überwachen. Wenn der Wechselrichter 3 feststellt, dass die erste Abschaltungsvorrichtung 4 abhängig vom von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 gesendeten ersten Zustandssignal von einer Anomalie betroffen ist, kann der Wechselrichter 3 ein Anomaliesignal an die Anzeigeeinheit 10 oder das mobile Endgerät des Nutzers senden, um zu melden, dass die erste Abschaltungsvorrichtung 4 von einer Anomalie betroffen ist. Beim von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 gesendeten ersten Zustandssignal kann es sich um die gleichen Informationen wie bei den zweiten Zustandssignalen handeln, die von den zweiten Abschaltungsvorrichtungen 5A bis 5D gesendet werden. Das von der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 gesendete erste Zustandssignal kann beispielsweise eine Meldung an den Wechselrichter sein, als Reaktion darauf, dass die erste Abschaltungsvorrichtung 4 das Befehlssignal an die erste Schalteinheit 4a oder die zweite Schalteinheit 4b als Reaktion auf das erste Steuerungssignal sendet, kann mindestens eine Information über die Spannung der ersten Abschaltungsvorrichtung 4, die Stromstärke der ersten Abschaltungsvorrichtung 4 oder einen geöffneten und geschlossenen Zustand der ersten Schalteinheit 4a oder der zweiten Schalteinheit 4b einschließen oder kann Informationen einschließen, die angeben, dass die erste Abschaltungsvorrichtung 4 von einer Anomalie betroffen ist.
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.
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).
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 zweiten Abschaltungsvorrichtungen 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.
Bezugszeichenliste

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 5': 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 6D`: Solarzellenmodulgruppe
6A'' bis 6S'': Solarzellenmodulgruppe
7: Stromsystem
8: Betriebsschalter
9: handelsübliche Stromversorgung
S1: erstes Steuerungssignal
S2: zweites Steuerungssignal

Claims

Solarstromerzeugungssystem, umfassend: einen Strang, der eine Vielzahl von Solarzellenmodulen einschließt, die in Reihenschaltung verbunden sind; einen Wechselrichter, der mit dem Strang verbunden und ausgelegt ist, um die Gleichstromausgabe aus dem Strang in Wechselstrom umzuwandeln; eine erste Abschaltungsvorrichtung, die eine erste Schalteinheit einschließt, die mit einem anodenseitigen Anschluss des Strangs und einem anodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist, und eine zweite Schalteinheit, die mit einem kathodenseitigen Anschluss des Strangs und einem kathodenseitigen Anschluss des Wechselrichters verbunden ist, wobei die erste Abschaltungsvorrichtung ausgelegt ist, um die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit als Reaktion auf ein erstes Steuerungssignal vom Wechselrichter auszuschalten (AUS), und eine zweite Abschaltungsvorrichtung, die mit einem Stromweg verbunden ist, der eine Solarzellenmodulgruppe und entweder ein anderes Solarzellenmodul oder den Wechselrichter verbindet, wobei die Solarzellenmodulgruppe ein oder eine Vielzahl von Solarzellenmodulen einschließt, die im Strang in Reihenschaltung verbunden sind, wobei die zweite Abschaltungsvorrichtung ausgelegt ist, um die Solarzellenmodulgruppe und entweder das andere Solarzellenmodul oder den Wechselrichter als Reaktion auf ein zweites Steuerungssignal von der ersten Abschaltungsvorrichtung zu trennen und die zweite Abschaltungsvorrichtung zudem ausgelegt ist, um als Reaktion auf das zweite Steuerungssignal von der ersten Abschaltungsvorrichtung ein zweites Zustandssignal an den Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung zu senden.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei der Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung ein Anomaliesignal sendet, wenn der Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung feststellt, dass die zweite Abschaltungsvorrichtung abhängig vom zweiten Zustandssignal von einer Anomalie betroffen ist.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Abschaltungsvorrichtung das zweite Zustandssignal per Stromleitungskommunikation an den Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung sendet.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Abschaltungsvorrichtung das zweite Zustandssignal per drahtloser Kommunikation an den Wechselrichter oder die erste Abschaltungsvorrichtung sendet.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Abschaltungsvorrichtung eine Öffnungs-und-Schließeinheit einschließt, die ausgelegt ist, um eine Verbindung zwischen der Solarzellenmodulgruppe und dem anderen Solarzellenmodul zu öffnen und zu schließen, und das zweite Zustandssignal Informationen über einen geöffneten und geschlossenen Zustand der Öffnungs-und-Schließeinheit einschließt.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Wechselrichter ausgelegt ist, um die erste Abschaltungsvorrichtung basierend auf einem von der ersten Abschaltungsvorrichtung gesendeten ersten Zustandssignal zu überwachen.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 6, wobei der Wechselrichter ein Anomaliesignal sendet, wenn der Wechselrichter feststellt, dass die erste Abschaltungsvorrichtung abhängig vom ersten Zustandssignal von einer Anomalie betroffen ist.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Abschaltungsvorrichtung eine dritte Schalteinheit einschließt, die mit einem Stromweg verbunden ist, der einen anodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und entweder das andere Solarzellenmodul oder den Wechselrichter verbindet, sowie eine vierte Schalteinheit, die mit einem Stromweg verbunden ist, der einen kathodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe und entweder das andere Solarzellenmodul oder den Wechselrichter verbindet.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zweite Abschaltungsvorrichtung eine Bypass-Vorrichtung einschließt, die in Parallelschaltung mit der Solarzellenmodulgruppe verbunden und ausgelegt ist, um einen Stromweg zu bilden, der die Solarzellenmodulgruppe umgeht.
Solarstromerzeugungssystem nach Anspruch 9, wobei die Bypass-Vorrichtung eine Diode einschließt, die eine Anode aufweist, die mit dem kathodenseitigen Anschluss einer Solarzellenmodulgruppe verbunden ist, und eine Kathode, die mit dem anodenseitigen Anschluss der Solarzellenmodulgruppe verbunden ist.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste Abschaltungsvorrichtung durch aus einer handelsüblichen Stromversorgung zugeführten Strom angetrieben wird.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die zweite Abschaltungsvorrichtung von von mindestens einer der Vielzahl von Solarzellenmodulen erzeugtem Strom angetrieben wird.
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 12, wobei der Wechselrichter das erste Steuerungssignal per drahtloser Kommunikation an die erste Abschaltungsvorrichtung sendet.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die erste Abschaltungsvorrichtung das zweite Steuerungssignal per Stromleitungskommunikation bei Empfang des ersten Steuerungssignals vom Wechselrichter an die zweite Abschaltungsvorrichtung sendet.
Solarstromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die erste Abschaltungsvorrichtung das zweite Steuerungssignal per drahtloser Kommunikation bei Empfang des ersten Steuerungssignals vom Wechselrichter an die zweite Abschaltungsvorrichtung sendet.