EP4728606A1

EP4728606A1 - Energieerzeugungsanlage mit leistungswandlereinheit

Info

Publication number: EP4728606A1
Application number: EP24733190.3A
Authority: EP
Inventors: Andreas Falk
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2023-06-16
Filing date: 2024-06-14
Publication date: 2026-04-22
Also published as: WO2024256660A1; AU2024304267A1; DE102023115773A1; CN121312032A; US20260100576A1

Abstract

Die Anmeldung beschreibt eine Energieerzeugungsanlage mit einer Leistungswandlereinheit (20) zum Anschluss an einen PV-Generator, wobei der PV-Generator eine Mehrzahl von parallel geschalteten PV-Haupt-Strings (PVn) umfasst, die über jeweils zwei DC-Eingangsleitungen mit der Leistungswandlereinheit (20) der PV-Energieerzeugungsanlage eingangsseitig über einen DC-Zwischenkreis (7) verbunden sind, wobei der DC-Zwischenkreis (7) der Leistungswandlereinheit (20) elektrisch isoliert ausgeführt ist. Jedem Paar von einem PV-Haupt-String (PVn) zugeordneten DC-Eingangsleitungen ist eine Überwachungseinheit (21.n), umfassend eine Differenzstrommesseinrichtung (8.n), einen Trennschalter (9.n) und eine Steuerung (17.n) zugeordnet. Die Steuerung (17.n) der Überwachungseinheit (21.n) ist dazu eingerichtet, nach einem Erkennen eines Fehlers durch Überschreiten eines Differenzstromschwellwertes, den Trennschalter (9.n) zu schalten und den PV-Haupt-String (PVn) zu trennen. Dabei ist an mindestens einem Pol des DC-Zwischenkreises (7) mindestens eine definierte Ableitkapazität (31, 32) gegen Erde als Rückstrompfad (35) für eine Erdstrommessung der Differenzstrommesseinrichtung (8.n) angeordnet.

Description

ENERGIEERZEUGUNGSANLAGE MIT LEISTUNGSWANDLEREINHEIT

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Energieerzeugungsanlagen mit einer Leistungswandlereinheit, die in einem ersten Aspekt einen DC/AC-Wandler umfasst, der sowohl Energie in ein Wechselspannungsnetz (AC-Netz) einspeisen kann, als auch Energie aus dem AC- Netz entnehmen kann. Weiter kann die Erfindung auch einen DC-DC-Wandler betreffen. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist eine DC-seitige Energiequelle eine Photovoltaik-Energieerzeugungsanlage (PV-Anlage) in einer anderen Ausführungsform ist sie ein batterieelektrisches Speichersystem (BESS).

Stand der Technik

PV-Energieerzeugungsanlagen erschließen im Rahmen von Großanlagen eine immer größere Bandbreite an Anwendungsmöglichkeiten. Neben privater hausgebundener Energieerzeugung, also Umwandlung der von PV-Generatoren bereitgestellten DC- Gleichspannung in eine AC-Netzspannung mittels eines Wechselrichters und Versorgung eines Hausnetzes oder Einspeisung in ein öffentliches Versorgungsnetz, übernehmen PV-Kraftwerke in immer größeren Leistungsklassen als Großkraftwerke einen wesentlichen Anteil an der öffentlichen Stromversorgung. Dazu kommen weitere Anwendungen im Rahmen der allgemeinen Umstellung industrieller Vorgänge auf ökologisch nachhaltigere Verfahren. So können große PV- Energieerzeugungsanlagen, ohne Umwandlung und Bereitstellung von AC-Leistung, als DC-Quelle genutzt werden, um industrielle Anlagen wie beispielsweise Batterieparks, Fabriken, Elektrolyseure oder Meerwasserentsalzungsanlagen zu speisen und ein Gleichspannungsnetz bereitzustellen.

Eine PV-Anlage kann dabei eine Vielzahl an elektrischen Komponenten, insbesondere an PV-Modulen umfassen, die in dezentraler Weise über eine große Fläche verteilt sind. Eine Gruppe von PV-Modulen, die stringweise, also untereinander in Form einer Reihenschaltung gruppiert ist, wird auch PV-String genannt. Ein PV-Generator einer PV-Anlage kann einen oder mehrere PV-Teilgeneratoren oder Haupt-Strings aufweisen, die aus mehreren PV-Strings besteht, die mittels einer Verbindungseinrichtung, auch Combiner-Box genannt, parallel zueinander, gegebenenfalls jeweils über einen separaten DC/DC-Wandler, mit einem gemeinsamen Gleichspannungs-Zwischenkreis (DC-Zwischenkreis) eines PV- Wechselrichters oder, je nach Anwendungsfall, einer anderen Leistungswandlereinheit, wie zum Beispiel eines DC/DC-Wandlers, verbunden sind. Jeder der PV-Teilgeneratoren kann einen oder mehrere parallel zueinander verschaltete PV-Strings aufweisen. Konstruktionsbedingt weisen die PV-Module einer PV-Anlage stets eine elektrische Kapazität gegenüber ihrer Umgebung, insbesondere gegenüber ihrer, meist geerdeten, Aufständerung auf. Diese Kapazität ist zur Funktion der PV-Anlage nicht zwingend erforderlich, ergibt sich jedoch unweigerlich aus dem mechanischen Aufbau der PV-Module. Sie wird daher oftmals als „parasitäre Kapazität“ oder „Ableitkapazität“ bezeichnet. Die parasitäre Kapazität der PV-Anlage steigt üblicherweise mit der Größe des ihr zugeordneten PV-Generators, weswegen ein leistungsstarker PV-Generator auch eine entsprechend große parasitäre Kapazität aufweist. Zudem ist die parasitäre Kapazität abhängig von Umgebungsbedingungen und steigt beispielsweise bei Regen aufgrund einer damit verbundenen feuchten Oberfläche der PV-Module und/oder einer wegen einer erhöhten Luftfeuchtigkeit geänderten Dielektrizitätskonstante der Luft weiter an.

Aufgrund der parasitären Kapazität der PV-Module gegenüber dem Erdpotential ergibt sich im normalen Betrieb der PV-Anlage stets ein mehr oder weniger starker Ableitstrom des PV-Generators gegen das Erdpotential.

Kommt es nun aufgrund eines Fehlers, z. B. einer schadhaften Leitungsisolierung, zu einem Kontakt einer geerdeten Person mit einer spannungsführenden Komponente des PV-Generators, beispielsweise der schadhaften Leitung, so ergibt sich - aufgrund des direkten Kontaktes üblicherweise sprungartig - ein zusätzlicher Fehlerstrom gegen das Erdpotential. Da ein Fehlerstrom ab einem Wert von ca. 30 mA personengefährdend sein kann und ab ca. 300 mA brandschutzrelevant ist, ist es normativ gefordert, einen derartigen Fehlerstrom sicher zu erkennen und bei Detektion eines derartigen Fehlerstroms weitere Maßnahmen, beispielsweise ein Abschalten und/oder Kurzschließen des PV-Generators, insbesondere des betreffenden PV- Teilgenerators einzuleiten. Dabei sind in aller Regel zwei Kriterien einzuhalten. Zum einen darf der Fehlerstrom keine Sprünge, d. h. keine schnellen Anstiege über einen vergleichsweisen niedrigen Grenzwert von zum Beispiel 30 mA aufweisen, um einen maximalen Personenschutz sicherzustellen. Zum anderen darf aus Brandschutz- und Anlagenschutzgründen ein insgesamt auftretender, über die Anschlussleitungen eines PV-Generators gemessener Differenzstrom, beziehungsweise kapazitiver Ableitstrom, einen deutlich höher liegenden Grenzwert von einigen 100 mA nicht überschreiten. Aufgrund immer größer werdender Nominalleistungen von PV-Anlagen steigen auch die parasitären Kapazitäten der zugeordneten PV-Generatoren oder PV- Teilgeneratoren und somit auch die im Normalbetrieb der PV-Anlage stets vorhandenen kapazitiven Ableitströme. Der dem Ableitstrom zugeordnete Schwellwert von beispielsweise 300 mA bleibt jedoch konstant, kann allenfalls aufgrund strengerer normativer Beschränkungen noch verkleinert werden. Daher kann ein eventuell vorhandener Fehlerstrom bedeutend kleiner im Vergleich zu dem stets vorhandenen kapazitiven Ableitstrom der PV-Anlage sein. Die Detektion des Fehlerstroms wird daher aufgrund des geringen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses und den damit verbundenen empfindlich auszulegenden Messsystemen zunehmend aufwendiger und teurer. Es ist daher wünschenswert, insbesondere auch bei größeren PV-Anlagen einen potenziell auftretenden Fehlerstrom sicher und dennoch kostengünstig detektieren zu können, insbesondere dann, wenn der potenziell auftretende Fehlerstrom klein gegen den im normalen Betrieb der PV-Anlage stets vorhandenen kapazitiven Ableitstrom ist.

Normative Vorgaben, beispielsweise die IEC 63112, schreiben bezüglich Erdschlussfehlern vor, dass PV-Energieerzeugungsanlagen ab einer gewissen Leistungsklasse entweder hinter einem Zaun in einem elektrischen Betriebsbereich betrieben werden müssen oder, wenn sie allgemein zugänglich sind, mit einem sogenannten ROD („residual current detection“) ausgestattet sein müssen, der die genannten Kriterien erfüllt.

Problematisch ist, dass die parasitäre Kapazität eines PV-Feldes, dass an einem zentralen DC-Zwischenkreis einer Leistungswandlereinheit, wie beispielsweise eines Zentralwechselrichters, angeschlossen ist, so groß ist, dass falls ein Mensch oder Tier durch einen Isolationsfehler begingt einen Pol des PV-Feldes berührt, durch den großen Entladestrom geschädigt werden kann, der auftritt, wenn die gesamte Kapazität über seinen Körper umgeladen wird.

Im Falle von besonders großen PV-Feldern erfolgt eine Parallelschaltung indem einzelne PV-Generatoren zu PV-Strings zusammengeschaltet werden und diese wiederum in Verbindungseinheiten zu Teilgeneratoren, oder „Haupt-Strings“ zusammengeführt werden und die Ströme von mehreren dieser Verbindungseinheiten dann in einer DC-Sammeleinheit, wie beispielsweise einer DC-Sammelschiene oder einem gemeinsamen DC-Zwischenkreis zusammengeführt werden, bevor sie einer Leistungswandlereinheit, wie beispielsweise einem Wechselrichter oder einem DC/DC-Wandler zugeführt werden. RCDs, die eine Fehlerüberwachung durchführen und bevorzugt auch eine Fehlertrenneinrichtung umfassen, sind bevorzugt in den Verbindungseinheiten angeordnet, um gezielt einen Teilgenerator zu überwachen und im Bedarfsfall trennen zu können. Die Erdschlussfehlerüberwachung in den RCDs erfolgt dabei in der Regel über eine Differenzstrommessung der DC- und DC+ Zuleitungen der einzelnen PV-Teilgeneratoren. Damit ein RCD eingesetzt werden kann, muss der ungewollte Erdstrom zumindest teilweise an dem RCD vorbeifließen können. Das kann nur dann geschehen, wenn auf der dem Fehler abgewandten Seite des RCDs eine Erdverbindung besteht, also insbesondere, wenn das PV-Feld, genauer der DC-Zwischenkreis, geerdet, also nicht floatend oder nicht isoliert ausgeführt ist.

Für viele Anwendungen ist aber ein isolierter Aufbau der DC-Sammelschiene, beziehungsweise des DC-Zwischenkreises der Leistungswandlereinheit, eine Grundvoraussetzung, beispielsweise bei einer DC-Kopplung mit Batterien parallel zur PV-Spannung.

Für viele derartige Anwendungen ist es deshalb derzeit nicht möglich eine Bauweise mit einem zentralen DC-Zwischenkreis, beziehungsweise einer zentralen Leistungswandlereinheit, ohne umzäunten Sicherheitsschutzbereich und nur mit RCD- Überwachung zu realisieren.

Bei besonders großen PV-Anlagen besteht daher eine erhöhte Schwierigkeit, einen Fehlerstrom zu extrahieren, um ihn auf das Einhalten eines niedrigen Grenzwertes und kurzfristige Anstiege zu überwachen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine PV-Energieerzeugungsanlage bereitzustellen, die auch bei großer elektrischer Leistung und entsprechend großer Kapazität angeschlossener PV-Generatoren eine verbesserte Fehlerstromüberwachung bereitstellt.

Lösung

Die Aufgabe wird durch eine Energieerzeugungsanlage mit einer Leistungswandlereinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch ein Batterie-elektrisches Speichersystem mit einer Leistungswandlereinheit nach Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 15 wiedergegeben.

Beschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage umfasst eine Leistungswandlereinheit zum Anschluss an einen PV-Generator, wobei der PV- Generator eine Mehrzahl von parallel geschalteten PV-Haupt-Strings umfasst, die über jeweils zwei DC-Eingangsleitungen mit der Leistungswandlereinheit der Energieerzeugungsanlage eingangsseitig über einen DC-Zwischenkreis verbunden sind, wobei der DC-Zwischenkreis der Leistungswandlereinheit elektrisch isoliert ausgeführt ist, wobei jedem Paar von einem PV-Haupt-String zugeordneten DC- Eingangsleitungen eine Überwachungseinheit, umfassend eine Differenzstrommesseinrichtung, einen Trennschalter und eine Steuerung zugeordnet ist, wobei die Steuerung der Überwachungseinheit dazu eingerichtet ist, nach einem Erkennen eines Fehlers durch Überschreiten eines Differenzstromschwellwertes, den Trennschalter zu schalten und den PV-Haupt-String zu trennen, wobei an mindestens einem Pol des DC-Zwischenkreises mindestens eine definierte Ableitkapazität gegen Erde als Rückstrompfad für eine Erdstrommessung der Differenzstrommesseinrichtung angeordnet ist.

Auf diese Weise wird ermöglicht, dass eine Überwachungseinheit in jedem Fall dazu in der Lage ist, über den durch die definierte Ableitkapazität definierten Rückstrompfad auszulösen, so dass durch die Differenzstrommesseinrichtung ein ungewollter Fehlerstrom detektiert werden kann. Die Ableitkapazitäten sind dabei derart definiert und dimensioniert, dass der isolierte (oder floatende) Aufbau der Anlage gewährleistet ist und ein natürlich vorhandener, über die parasitären Kapazitäten der einzelnen Teilgeneratoren auftretender Ableitstrom von einem ungewollten Fehlerstrom unterscheidbar ist. Die den Teilgeneratoren zugeordneten Differenzstrommesseinrichtungen können somit eine Differenz zwischen einem Eingangsstrom in einen Teilgenerator und einem Rückstrom detektieren, der ansonsten über eine Fehlerstelle an dem betroffenen Teilgenerator gegen Erde abfließt. Die beschriebene Überwachungseinheit, die eine Differenzstrommesseinrichtung, einen Trennschalter und eine Steuerung umfasst, wird auch RCD („residual current detection and interruption“) genannt. Der Begriff RCD wird im Folgenden auch synonym für die Baugruppe der Überwachungseinheit verwendet.

Die parasitären Kapazitäten der nicht-fehlerbehafteten Teilgeneratoren sind in der Regel nicht ausreichend groß, dass ein Umladestrom über ebendiese parasitären Kapazitäten fließen kann und so lange andauert, dass der RCD im Fehlerpfad ausgelöst wird, bevor alle Kapazitäten eine neue stationäre Spannung gegen Erde angenommen haben.

Zudem ist die parasitäre Kapazität nicht eindeutig definiert, sondern abhängig von den Umgebungsbedingungen, Verschmutzungen und dem allgemeinen Zustand der PV- Module. Bei neuen, trockenen PV-Modulen sind diese parasitären Kapazitäten so klein, dass ein benötigtes Auslösen eines RCD eines fehlerbehafteten Teilgenerators nicht gelingen würde. Durch eine ausreichend große Dimensionierung der Ableitkapazitäten auf der dem Fehler abgewandten Seite des RCD, kann ein Umladestrom über die definierten Ableitkapazitäten fließen und so lange andauern, bis alle beteiligten Kapazitäten eine neue stationäre Spannung gegen Erde angenommen haben. Das reicht aus, um den RCD im Fehlerpfad auszulösen.

Das Trennen mittels des Trennschalters der Überwachungseinrichtung nach Fehlererkennung durch die Differenzstrommesseinrichtung wird erst nach Überschreiten eines definierten Differenzstromschwellwertes ausgelöst. Das ermöglicht einerseits eine Anpassung an normative Vorgaben bezüglich eines erlaubten Fehlerstroms, beispielsweise im Absolutwert oder in der Dynamik einer schnellen Änderung, andererseits wird verhindert, dass ein Auslösen bereits bei kleinen Strömen, die über die parasitären Kapazitäten der nicht-fehlerbehafteten Teilgeneratoren eingetragen werden, geschieht.

Eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage ist bevorzugt durch eine Photovoltaik-(PV-)Energieerzeugungsanlage gebildet, die über eine Mehrzahl parallel geschalteter PV-Hauptstrings verfügt. Diese sind über DC-Eingangsleitungen mit einem DC-Zwischenkreis, beispielsweise einer DC-Sammelleitung oder Sammelschiene der Leistungswandlereinheit, verbunden. Im Rahmen der Erfindung können Eingangsleitungen zusammen mit einer Sammelschiene auch als Teil des DC- Zwischenkreises angesehen werden. Die Leistungswandlereinheit kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich realisiert sein. So kann die Leistungswandlereinheit durch einen DC/AC-Zentralwechselrichter gebildet sein, der dazu eingerichtet ist, die aus der DC-Energiequelle, also beispielsweise den PV-Generatoren, bereitgestellte Energie zu wandeln und in ein Wechselspannungsnetz (AC-Netz) einzuspeisen und/oder auch Energie aus dem AC-Netz zu entnehmen. Dabei kann der Wechselrichter einstufig oder mehrstufig ausgeführt sein, beispielsweise weitere DC/AC oder DC/DC-Wandlerstufen umfassen. Um einen Rückstrompfad bereitstellen zu können, müssen die definierten Ableitkapazitäten dabei DC-seitig zwischen dem Leistungswandler und den Überwachungseinheiten der Teilgeneratoren am DC- Zwischenkreis angeordnet sein. Dabei muss mindestens eine Ableitkapazität an mindesten einem Pol des DC-Zwischenkreises vorhanden sein, damit die erfindungsgemäße Wirkung eintreten kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen angegeben, deren Merkmale einzeln und in beliebiger Kombination miteinander angewendet werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehr als eine Ableitkapazität an mindestens einem Pol des DC-Zwischenkreises angeordnet. Dies führt zu einer verbesserten Ausfallsicherheit und Redundanz.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die mindestens eine Ableitkapazität ausschließlich oder zusätzlich an einem oder mehreren Zwischenpotentialen des DC-Zwischenkreises angeordnet. Insbesondere kann eine Ableitkapazität an einem Zwischenkreis-Mittelpunkt angeordnet sein. Das ist besonders vorteilhaft bei Leistungswandlereinheiten mit symmetrischen Topologien.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Ableitkapazitäten zusätzlich mit in Serie geschalteten Dämpfungswiderständen verschaltet. Diese sorgen in vorteilhafter Weise dafür, dass Umladeströme über eine ausreichend lange Zeit fließen können, so dass die Auslösezeit des RCD bei einem auftretenden gefährlichen Fehlerstrom nicht unterschritten wird, dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Dämpfungswiderstände zwischen 10 Ohm bis 2,5 kOhm betragen. Auf diese Weise können die definierten Ableitkapazitäten genauer auf die Gegebenheiten der Anlage angepasst werden. Zudem werden dadurch störende Wechselwirkungen mit eventuell ebenfalls vorhandenen EMV- Entstörkondensatoren vermieden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die definierten Ableitkapazitäten deutlich kleiner dimensioniert als die maximale Gesamtkapazität des PV-Generators gegen Erde, bevorzugt kleiner als 10%, besonders bevorzugt kleiner als 3% der Gesamtkapazität des PV-Generators gegen Erde. Insbesondere sind die Ableitkapazitäten deutlich kleiner dimensioniert in Bezug zur maximalen Gesamtkapazität des PV-Generators gegen Erde im ungünstigsten Betriebspunkt des PV-Generators. Auf diese Weise vergrößern die Ableitkapazitäten die Gesamtkapazität der Anlage nur sehr geringfügig und haben daher auch nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Wirkungsgrad der PV-Anlage.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Differenzstromschwellwert der Überwachungseinheit kleiner oder gleich 300 mA und zusätzlich werden plötzliche Änderungen im Bereich von 30 bis 150 mA überwacht. Ein Wert von 300 mA als Grenzwert für den Fehlerstrom erfüllt gängige normative Brandschutzvorgaben, wie sie beispielsweise für Photovoltaikanlagen im Agrarbereich gefordert sind. Plötzliche Änderungen im Bereich von 30 bis 150 mA sind gemäß der Norm IEC 62109-2 zu überwachen. Auf diese Weise wird ein sicherer Betrieb der Anlage ermöglicht für Anwendungsfelder, die bisher isolierten PV- Energieerzeugungsanlagen nicht zugänglich waren.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist der DC-Zwischenkreis einen DC-Trennschalter auf, wobei die Ableitkapazitäten auf der Seite des DC- Trennschalters angeordnet sind, die der PV-Eingangsseite der Leistungswandlereinheit zugewandt ist. In vielen großen Anlagen ist es vorgesehen oder gar gefordert, dass die Leistungswandlereinheit über einen DC-Trennschalter verfügt, welcher den Zwischenkreis, oder die Zuleitung der Leistungswandlereinheit, von der Gesamtheit der PV-Generatoren trennt. Zum Beispiel zu Diagnose- oder Wartungszwecken, oder in Anlagen, in denen mehrere Komponenten parallel auf den gleichen Zwischenkreis geschaltet sind. Damit eine lückenlose Überwachung auf Fehlerstellen möglich ist, ist eine Ableitkapazität bevorzugt zwischen der PV- Eingangsseite und dem DC-Trennschalter angeordnet. Auf diese Weise kann eine Überwachung auch bei geöffnetem DC-Trennschalter fortgeführt werden, beispielsweise in Fällen, in denen die PV-Module dennoch Spannung führen. In einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Leistungswandlereinheit durch eine Zentralwechselrichtereinheit gebildet, die über einen AC-Trennschalter, einen Transformator und einer Netzzuschaltvorrichtung ausgangsseitig mit einem Wechselspannungsnetz zur Bereitstellung von elektrischer Leistung verbunden ist. In diesem Anwendungsfall ist die PV- Energieerzeugungsanlage zur Energieeinspeisung in ein Wechselspannungsnetz ausgebildet.

In einer weiteren Ausführung der Vorrichtung ist zusätzlich ein elektrisch isoliertes Batterie-elektrisches Speichersystem (BESS) vorgesehen, das auf der dem DC- Trennschalter abgewandten Seite mit dem DC-Zwischenkreis verbunden ist. Dabei ist den DC-Eingangsleitungen die dem Batterie-elektrischen Speichersystem zugeordnet sind, oder an Teilbatterien des Speichersystems, eine weitere Überwachungseinheit mit einer Differenzstrommesseinrichtung, einem Trennschalter und einer Steuerung zugeordnet, wobei die Steuerung der Überwachungseinheit dazu eingerichtet ist, nach einem Erkennen eines Fehlers durch Überschreiten eines Differenzstromschwellwertes, den Trennschalter zu schalten und das Batterieelektrische Speichersystem zu trennen, wobei auf der dem DC-Trennschalter abgewandten Seite des DC-Zwischenkreises weitere Ableitkondensatoren angeordnet sein können. Dabei kann die Differenzstrommesseinrichtung aus einer Vielzahl p von einzelnen Differenzstrommesseinrichtungen bestehen, die jeweils einer Teilbatterie, bevorzugt einem Batterierack, zugeordnet sind. Entsprechend können bevorzugt auch bis zu p Trennschalter und Steuerungen vorgesehen sein. Entsprechende Batterieelektrische Speichersysteme sind vorteilhaft elektrisch isoliert aufgebaut, wodurch sich auch hier die gleiche Problematik der Ableitstromüberwachung ergibt. Auf diese Weise kann die von dem PV-Generator erzeugte Leistung zum Laden der Teilbatterien des BESS verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann, für den Fall, dass der PV- Generator durch den DC-Trennschalter von der Leistungswandlereinheit getrennt ist, eine Bereitstellung von elektrischer Energie ausschließlich über das BESS erfolgen.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass auch die Ableitkapazitäten des Batterieelektrischen Speichersystems zusätzlich mit in Serie geschalteten Dämpfungswiderständen verschaltet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Überwachungseinheiten an DC- Eingangsleitungen angeordnet, die innerhalb eines Gehäuses der Leistungswandlereinheit angeordnet und somit Teil der Leistungswandlereinheit sind.

In einer alternativen Ausführungsform sind die Überwachungseinheiten an DC- Eingangsleitungen angeordnet, die Teil einer Verbindungseinrichtung sind, die jedem Hauptstring zugeordnet sind und die eine Mehrzahl von PV-Strings zu einem Hauptstring verbinden, wobei die Verbindungseinrichtung (auch Combiner-Box genannt) außerhalb eines Gehäuses der Leistungswandlereinheit angeordnet ist. Diese dezentrale Anordnung ist insbesondere vorteilhaft für große Anlagen mit einer Vielzahl von Hauptstrings beziehungsweise für eine vereinfachte Aufstockung der Anlage oder Austauschbarkeit der einzelnen Komponenten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Überwachungseinheiten vorgesehen und jedem einzelnen PV-String des PV-Haupt-Strings ist jeweils eine Überwachungseinheit zugeordnet. So kann in vorteilhafter Weise eine kleinteiligere Überwachung bereitgestellt werden, indem im Fehlerfall nicht der ganze Teilgenerator getrennt wird, sondern nur einzelne Strings des Teilgenerators und die nicht-fehlerbehafteten Strings weiterhin bereitstehen.

Weiter bevorzugt ist es, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Ausfallüberwachung der Ableitkondensatoren durch eine Impedanzmessung oder eine Spannungsmessung durchführbar ist. Falls mehrere Ableitkondensatoren an einem DC-Zwischenkreis angeordnet sind, beispielsweise einer an einem Plus-Pol, einer an einem Minus-Pol und weitere an Zwischenpotentialen, kann die Auslegung derart erfolgen, dass bei einem Ausfall eines Ableitkondensators, dessen Funktion durch die anderen Ableitkondensatoren kompensiert wird.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Energieerzeugungsanlage ohne PV- Generator ausgeführt und lediglich ein Batterie-elektrisches Speichersystem ist als Gleichstromquelle vorhanden.

Das Gesamtsystem aus Batterie-elektrischem Speichersystem und Leistungswandlereinheit umfasst eine Mehrzahl von parallel geschalteten Teilbatterien, mit einem DC-Zwischenkreis der Leistungswandlereinheit verbunden sind, wobei der DC-Zwischenkreis der Leistungswandlereinheit elektrisch isoliert ausgeführt ist. Dabei ist jeder Teilbatterie eine Überwachungseinheit, umfassend eine Differenzstrommesseinrichtung, einen Trennschalter und eine Steuerung zugeordnet. Die Steuerung der Überwachungseinheit ist dazu eingerichtet, nach einem Erkennen eines Fehlers durch Überschreiten eines Differenzstromschwellwertes, den Trennschalter zu schalten und die Teilbatterie zu trennen, wobei an mindestens einem Pol des DC-Zwischenkreises mindestens eine definierte Ableitkapazität gegen Erde als Rückstrompfad für eine Erdstrommessung der Differenzstrommesseinrichtung angeordnet ist. Die Funktionsweise und weiteren Ausführungsformen der einzelnen Komponenten entsprechen denen der Ausführung mit einem PV-Generator, so dass an dieser Stelle auf die entsprechenden vorangehenden Ausführungen diesbezüglich verwiesen wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere der relativen Anordnung und Wrkverbindung mehrerer Bauteile - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.

Kurzbeschreibunq der Figuren

Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe von Figuren dargestellt. Von diesen zeigen

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Batterie-elektrischen System.

Figurenbeschreibung

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen PV- Energieerzeugungsanlage dargestellt. Die PV-Energieerzeugungsanlage umfasst als Ausführungsform für einen Gleichstromgenerator einen Photovoltaikgenerator, der durch mehrere PV-Hauptstrings PV1 , PV2... PVn gebildet ist. Jeder PV-Hauptstring PV1 bis PVn weist mehrere in Reihe geschaltete PV-Module oder mehrere PV-Strings, die wiederum aus mehreren in PV-Modulen bestehen, auf. Die PV-Hauptstrings PV1 bis PVn sind hinsichtlich Anzahl und Typ der PV-Module ähnlich, insbesondere gleich ausgebildet. Zusätzlich sind die PV-Hauptstrings PVn so nah beieinander angeordnet, dass sie zumindest ähnlichen Umgebungsbedingungen hinsichtlich Einstrahlung und Temperatur unterworfen sind. Eine Leistungswandlereinheit 20 ist exemplarisch als sogenannter Multistringwechselrichter ausgebildet. Hierzu weist er mindestens so viele DC-Eingänge für DC-Leitungen auf, wie es PV-Hauptstrings PVn in der Anlage gibt. Die DC-Eingänge sind bevorzugt über Paare von Sicherungen 36 abgesichert. Die einzelnen PV-Hauptstrings PVn sind, beispielsweise über DC-Sammelschienen, auf einen gemeinsamen DC-Zwischenkreis 7 parallelgeschaltet. Dieser DC- Zwischenkreis 7 kann beispielsweise auch durch einen geteilten Mittelpunktzwischenkreis gebildet sein. Der gemeinsame DC-Zwischenkreis 7 ist wiederum mit einer DC-Seite eines DC/AC-Wandlers 5 der Leistungswandlereinheit 20 verbunden. Dabei ist bevorzugt auch ein DC-Trennschalter 6 vorgesehen, welcher im Bedarfsfall den gesamten PV-Generator vom DC/AC-Wandler 5 trennen kann. An die AC-Seite des in Fig. 1 exemplarisch dreiphasig ausgelegten DC/AC-Wandlers 5 ist ein ebenfalls dreiphasig ausgelegtes Wechselspannungs-(AC-)Netz 1 , beispielsweise ein Mittelspannungsnetz, über einen AC-Trennschalter 4, ein Trafo 3, insbesondere ein Mittelspannungstransformator und eine Netzzuschaltvorrichtung 2 angeschlossen. Es ist exemplarisch ein einstufiger DC/AC-Wandler 5 gezeigt. Dieser kann im Rahmen der Erfindung auch als mehrstufiger Wandler, beispielsweise mit zusätzlichen DC/DC- Stufen und sowohl unidirektional als auch bidirektional ausgeführt sein. Eine Steuerungseinheit (nicht gezeigt) der Leistungswandlereinheit 20 steuert die Schalter des DC/AC-Wandlers 5 zur gewünschten Spannungswandlung an. Weitere Komponenten wie beispielsweise EMV-Filter und Netzfilter sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Insbesondere ist die PV-Anlage, insbesondere der DC- Zwischenkreis 7, isoliert, beziehungsweise floatend, ohne festes Potential gegenüber Erde ausgebildet und über den Trafo 3 galvanisch vom AC-Netz 1 getrennt.

Zur Überwachung der Leistungswandlereinheit 20 auf das Auftreten kritischer Fehlerströme, die einen Hinweis auf Erdschlussfehler im Bereich der PV-Strings und ihrer Parallelschaltung geben, sind mehrere Überwachungseinheiten 21.1 bis 21. n vorgesehen, sogenannte RCDs (residual current detection and interruption). Diese umfassen jeweils eine Differenzstrommesseinrichtung 8.1 bis 8.n, einen Trennschalter 9.1 bis 9.n und eine Steuerung 17.1 bis 17. n. diese sind jeweils den PV-Hauptstrings PV1 bis PVn zugeordnet. Mit den Differenzstrom messeinrichtungen 8.1 bis 8.n wird jeweils der Differenzstrom über ein paar von Eingangsleitungen eines PV-Hauptstrings PV1 bis PVn erfasst. Die Überwachungseinheiten 21.1 bis 21 .n können dabei als Teil der Leistungswandlereinheit 20, beispielsweise innerhalb eines Containergehäuses der Leistungswandlereinheit 20 oder extern ausgebildet sein, beispielsweise in einer Verbindungseinheit oder Combiner-Box, in der einzelne PV-Module oder PV-Strings zu einem PV-Hauptstring PVn zusammengeschaltet sind und in der auch noch weitere Überwachungs- und Sicherungskomponenten angeordnet sein können.

Die einzelnen PV-Hauptstrings PV1 bis PVn weisen eine parasitäre Kapazität 14 gegenüber dem Erdpotential auf, die jeweils unterschiedlich sein kann. Über die parasitären Kapazitäten 14 fließen stets Ableitströme in Richtung Erdpotential. Dabei handelt es sich um kapazitive Blindströme. Die Ableitströme sind zusammen mit den parasitären Kapazitäten 14 von den Umgebungsbedingungen der PV-Strings wie Feuchtigkeit, Temperatur, Niederschlag, oder ähnlichem abhängig. Sie können sich zeitlich gegebenenfalls stark, wenn auch zeitlich eher langsam ändern. Allerdings ändern sie sich dabei für die ähnlichen PV-Hauptstrings PV1 bis PVn in ähnlicher Weise.

Im Fehlerfall, zum Beispiel wenn eine geerdete Person 23 einen Kontakt zwischen einem der PV-Module, in Fig. 1 beispielhaft für PV-Hauptstring PV1 dargestellt, und dem Erdpotential herstellt, fließt zusätzlich zu dem Ableitstrom an demjenigen PV- String, an dem der Fehlerfall verursacht wurde, ein Fehlerstrom gegen das Erdpotential.

Für den Schutz gegen elektrischen Schlag von Personen 23 müssen nun plötzliche Änderungen der Ströme detektiert werden können, wie sie durch das Fließen lebensgefährlicher Ströme durch menschliche Körper von Personen 23 entstehen können. Derartige Fehlerströme sind bereits bei Stromstärken lebensgefährlich, die deutlich unter den üblichen Stromstärken der ungefährlichen kapazitiven Ableitströme liegen können.

Eine derartige Überwachung kann über die Differenzstrommesseinrichtungen 8.1 bis 8.n nur dann verlässlich ermittelt werden, wenn eine Strom differenz an den beiden überwachten Leitungen eines PV-Hauptstrings auftritt. In Fig.1 ist das am Beispiel des PV-Hauptstrings PV1 dargestellt. Um die über die Ableitkapazitäten 14 und, im Fehlerfall, über die geerdete Person 23 abfließenden Ströme erkennen zu können, wird ein Rückstrompfad benötigt, der allerdings bei einem isolierten Aufbau des DC- Zwischenkreises 7 nicht vorliegt. Aus diesem Grund werden definierte Ableitkapazitäten 31 , 32 vorgesehen, durch welche ein Rückstrompfad 35 bereitgestellt wird. Diese sind an mindestens einem Pol des Zwischenkreises 7, beispielsweise am Pluspol, am Minuspol, oder an einem möglichen Mittelpunkt, falls vorhanden. Dabei können definierte Ableitkapazitäten 31 , 32 auch, wie in Fig. 1 dargestellt, zur Erhöhung der Sicherheit an mehreren Stellen, hier sowohl am Plus- als auch am Minuspol, vorgesehen sein. Die Ableitkondensatoren sind dabei auf derjenigen Seite des DC-Trennschalters 6 angeordnet, die dem PV-Generator zugewandt ist. Damit ist auch eine Überwachung bei geöffnetem DC-Trennschalter 6 möglich. Nur auf diese Weise wird für einen isolierten, bzw. floatenden Aufbau ein definierter Rückstrompfad 35 bereitgestellt, der nicht von Umgebungsbedingungen abhängt, wie im Fall der parasitären Kapazitäten 14. Durch die Differenzstrommesseinrichtung 8.1 kann nun eine plötzliche Änderung der üblichen Ableitströme und/oder eine Überschreitung eines festgelegten Grenzwertes festgestellt werden. Dieses Signal wird an die Steuerung 17.1 gesendet, die daraufhin den Trennschalter 9.1 auslöst, und den fehlerbehafteten PV-Hauptstring PV1 trennt.

Der Differenzstromschwellwert der Überwachungseinheit 21.1 ist bevorzugt kleiner oder gleich 300 mA und zusätzlich werden plötzliche Änderungen im Bereich von 30 bis 150 mA überwacht. Die definierten Ableitkapazitäten 31 , 32 sind deutlich kleiner dimensioniert als die maximale Gesamtkapazität des PV-Generators gegen Erde, bevorzugt kleiner als 10%, besonders bevorzugt kleiner als 3% der Gesamtkapazität des PV-Generators gegen Erde. Auf diese Weise vergrößern die Ableitkapazitäten die Gesamtkapazität der Anlage nur sehr geringfügig und haben daher auch nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Wirkungsgrad der PV-Anlage.

Zusätzlich sind die definierten Ableitkapazitäten mit in Serie geschalteten Dämpfungswiderständen 33, 34 verschaltet, damit Umladeströme über eine ausreichend lange Zeit fließen können, so dass die Auslösezeit des RCD bei einem auftretenden gefährlichen Fehlerstrom nicht unterschritten wird. Diese betragen beispielsweise zwischen 10 Ohm bis 2,5 kOhm.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen PV- Energieerzeugungsanlage dargestellt, die im Wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entsprechen. Deshalb sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Details der Ausführungsform erklärt und mit Referenznummern versehen, die bereits in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform erläutert sind und eindeutig erkennbar identisch mit dieser sind. Zusätzlich zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist ein elektrisch isoliertes Batterie-elektrisches Speichersystem (BESS) 37 vorgesehen, das zwischen dem DC-Trennschalter 6 und dem DC/AC- Wandler 5 mit dem DC-Zwischenkreis 7 über einen DC/DC-Wandler 38 verbunden ist. Dabei ist den DC-Eingangsleitungen, die dem Batterie-elektrischen Speichersystem 37 zugeordnet sind, oder an Teilbatterien des Speichersystems 37, eine weitere Überwachungseinheit 2T mit einer Differenzstrommesseinrichtung 8‘, einem Trennschalter 9‘ und einer Steuerung 17' zugeordnet. Die Steuerung 17' der Überwachungseinheit 2T ist in analoger Weise, wie die Überwachungseinheiten 21.1 bis 21. n des PV-Generators dazu eingerichtet, nach einem Erkennen eines Fehlers durch Überschreiten eines Differenzstromschwellwertes, den Trennschalter 9' zu schalten und das Batterie-elektrische Speichersystem 37 zu trennen, wobei auf der dem DC-Trennschalter 6 abgewandten Seite des DC-Zwischenkreises 7 weitere definierte Ableitkondensatoren 3T, 32' sowie Dämpfungswiderstände 33' , 34' angeordnet sind. Dabei kann die Differenzstrommesseinrichtung 8' aus einer Vielzahl p von einzelnen Differenzstrommesseinrichtungen 8' bestehen, die jeweils einer Teilbatterie, bevorzugt einem Batterierack, zugeordnet sind. Entsprechend können bevorzugt auch bis zu p Trennschalter 9' und Steuerungen 17' vorgesehen sein. Entsprechende Batterie-elektrische Speichersysteme sind zumeist ebenfalls elektrisch isoliert aufgebaut, wodurch sich auch hier die gleiche Problematik der Ableitstromüberwachung ergibt. Auf diese Weise kann die von dem PV-Generator erzeugte Leistung zum Laden der Teilbatterien des BESS verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich erfolgt, für den Fall, dass der PV-Generator durch den DC- Trennschalter 6 von der Leistungswandlereinheit 20 getrennt ist, eine Bereitstellung von elektrischer Energie ausschließlich über das BESS 37.

Bezuqszeichenliste

1 Wechselspannungsnetz

2 Netzzuschaltvorrichtung

3 Trafo

4 AC-Trennschalter

5 DC/AC-Wandler

6 DC-Trennschalter

7 DC-Zwischenkreis/Sammelstromschiene

8.1 - 8.n, 8‘ Differenzstrommesseinrichtung

9.1 - 9.n, 9‘ Stringtrennschalter

13 Erdung

14 Parasitäre Kapazität

17.1 - 17. n, 17‘ RCD-Steuerung

20 Leistungswandlereinheit

21 Überwachungseinheit

23 Person

31 , 32, 31 ',32' Definierte Ableitkapazität

33, 34,33', 34' Dämpfungswiderstände

35 Rückstrom pfad

36 Sicherungen

37 Batterie-elektrisches Speichersystem (BESS)

38 DC/DC-Wandler

PV1 - PVn Teilgeneratoren/PV-Haupt-String

Claims

Patentansprüche

1 . Energieerzeugungsanlage mit einer Leistungswandlereinheit (20) zum Anschluss an einen PV-Generator, wobei der PV-Generator eine Mehrzahl von parallel geschalteten PV-Haupt-Strings (PVn) umfasst, die über jeweils zwei DC- Eingangsleitungen mit der Leistungswandlereinheit (20) der PV- Energieerzeugungsanlage eingangsseitig über einen DC-Zwischenkreis (7) verbunden sind, wobei der DC-Zwischenkreis (7) der Leistungswandlereinheit (20) elektrisch isoliert ausgeführt ist, wobei jedem Paar von einem PV-Haupt-String (PVn) zugeordneten DC-Eingangsleitungen eine Überwachungseinheit (21. n), umfassend eine Differenzstrommesseinrichtung (8. n), ein Trennschalter (9.n) und eine Steuerung (17.n) zugeordnet ist, wobei die Steuerung (17.n) der Überwachungseinheit (21. n) dazu eingerichtet ist, nach einem Erkennen eines Fehlers durch Überschreiten eines Differenzstromschwellwertes, den Trennschalter (9.n) zu schalten und den PV-Haupt-String (PVn) zu trennen, wobei an mindestens einem Pol des DC-Zwischenkreises (7) mindestens eine definierte Ableitkapazität (31 , 32) gegen Erde als Rückstrompfad (35) für eine Erdstrommessung der Differenzstrom messeinrichtung (8.n) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei mehr als eine Ableitkapazität (31 , 32) an mindestens einem Pol des DC-Zwischenkreises (7) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Ableitkapazität (31 , 32) ausschließlich oder zusätzlich an einem oder mehreren Zwischenpotentialen des DC-Zwischenkreises (7) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ableitkapazitäten (31 , 32) zusätzlich mit in Serie geschalteten Dämpfungswiderständen (33, 34) verschaltet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Dämpfungswiderstände (33, 34) zwischen 10 Ohm bis 2,5 kOhm betragen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ableitkapazitäten (31 , 32) deutlich kleiner als die maximale Gesamtkapazität des PV-Generators gegen Erde sind, bevorzugt kleiner als 10%, besonders bevorzugt kleiner als 3% der Gesamtkapazität des PV-Generators gegen Erde.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Differenzstromschwellwert der Überwachungseinheit (21. n) kleiner oder gleich 300 mA ist und plötzliche Änderungen im Bereich von 30 bis 150 mA erfassbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der DC- Zwischenkreis (7) einen DC-Trennschalter (6) aufweist, wobei die Ableitkapazitäten (31 , 32) auf der Seite des DC-Trennschalters (6) angeordnet sind, die der PV-Eingangsseite der Leistungswandlereinheit 20 zugewandt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungswandlereinheit (20) durch eine Zentralwechselrichtereinheit gebildet ist, die über einen AC-Trennschalter (4), einen Transformator (3) und einer Netzzuschaltvorrichtung (2) ausgangsseitig mit einem Wechselspannungsnetz (1 ) zur Bereitstellung von elektrischer Leistung verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei ein elektrisch isoliertes Batterie-elektrisches Speichersystem (37) auf der dem DC-Trennschalter (6) abgewandten Seite über eine DC/DC-Wandlereinheit (38) mit dem DC-Zwischenkreis (7) verbunden ist, wobei an den Batterie-elektrischen Speichersystem (37) zugeordneten DC- Eingangsleitungen oder an Teilbatterien des Speichersystems (37) mindestens eine weitere Überwachungseinheit (2T), umfassend eine Differenzstrommesseinrichtung (8‘), einen Trennschalter (9‘) und eine Steuerung (17‘) zugeordnet ist, wobei die Steuerung (17‘) der Überwachungseinheit (2T) dazu eingerichtet ist, nach einem Erkennen eines Fehlers durch Überschreiten eines Differenzstromschwellwertes, den Trennschalter (9‘) zu schalten und das Batterie-elektrische Speichersystem (37) zu trennen, wobei am DC-Zwischenkreis (7) weitere Ableitkondensatoren (3T, 32‘) angeordnet sind.

11 . Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Ableitkapazitäten (31 ', 32‘) des Batterieelektrischen Speichersystems (37) zusätzlich mit in Serie geschalteten Dämpfungswiderständen (33‘, 34‘) verschaltet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Überwachungseinheiten (21. n, 21 ') an DC-Eingangsleitungen angeordnet sind, die innerhalb eines Gehäuses der Leistungswandlereinheit (20) angeordnet und somit Teil der Leistungswandlereinheit (20) sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Überwachungseinheiten (21. n, 2T) Teil einer Verbindungseinrichtung sind, die jedem PV-Haupt-String (PVn) zugeordnet ist und die eine Mehrzahl von PV- Strings zu einem PV-Haupt-String (PVn) verbindet, wobei die Verbindungseinrichtungen außerhalb eines Gehäuses der Leistungswandlereinheit (20) angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei mehrere Überwachungseinheiten (21. n, 2T) vorgesehen sind und jedem einzelnen PV-String des PV-Haupt-Strings (PVn) jeweils eine Überwachungseinheit (21. n, 2T) zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ausfallüberwachung der Ableitkondensatoren (31 , 32, 3T, 32‘) durch eine Impedanzmessung oder eine Spannungsmessung durchführbar ist.

16. Batterie-elektrisches Speichersystem (37) mit einer Leistungswandlereinheit (20) umfassend eine Mehrzahl von parallel geschalteten Teilbatterien, die elektrisch isoliert mit einem DC-Zwischenkreis (7) der Leistungswandlereinheit (20) verbunden sind, wobei der DC-Zwischenkreis (7) der Leistungswandlereinheit (20) elektrisch isoliert ausgeführt ist, wobei jeder Teilbatterie eine Überwachungseinheit (21. n), umfassend eine Differenzstrommesseinrichtung (8.n), ein Trennschalter (9.n) und eine Steuerung (17.n) zugeordnet ist, wobei die Steuerung (17.n) der Überwachungseinheit (21. n) dazu eingerichtet ist, nach einem Erkennen eines Fehlers durch Überschreiten eines Differenzstromschwellwertes, den Trennschalter (9.n) zu schalten und die Teilbatterie zu trennen, wobei an mindestens einem Pol des DC-Zwischenkreises (7) mindestens eine definierte Ableitkapazität (31 , 32) gegen Erde als Rückstrompfad für eine Erdstrommessung der Differenzstrommesseinrichtung (8.n) angeordnet ist.