LU93202B1

LU93202B1 - Multistrang-Photovoltaik-Anlage, Verfahren zum Betrieb einer solchen und Rückstromschutzschaltung für eine solche

Info

Publication number: LU93202B1
Application number: LU93202A
Authority: LU
Inventors: Andreas Stefan Ende; Wolfgang Höft
Original assignee: Phoenix Contact Gmbh & Co Kg Intellectual Property Licenses & Standards
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-04-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1), umfassend: zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge (10,10'), welche jeweils durch seriell geschaltete Photovoltaik-Module (12,12') gebildet werden, einen zentralen Sammelpunkt (22a,b), an welchem die zwei oder mehr Photovoltaik- Stränge (10,10') parallel zusammengeschaltet sind, wobei zumindest einer der Photovoltaik-Stränge (10,10') eine Rückstromschutzschaltung (40) umfasst. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Unterbrechen der Verbindung eines Photovoltaik- Strangs zu einem zentralen Sammelpunkt mit anderen Photovoltaik-Strängen und/oder zum Wiederanschaiten des Photovoltaik-Strangs an den zentralen Sammelpunkt sowie die Rückstromschutzschaltung. 93202

Description

Multistrang-Photovoltaik-Anlage, Verfahren zum Betrieb einer solchen und Rückstromschutzschaltung für eine solche

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage mit einer Rückstromschutzschaltung, ein Verfahren zum Trennen und/oder Wiederanschalten eines Photovoltaik-Strangs von bzw. an eine Parallelschaltung mit anderen Photovoltaik-Strängen an einem gemeinsamen Wechselrichter sowie eine Rückstromschutzschaltung hierfür.

Hintergrund der Erfindung

Eine Photovoltaik-Anlage umfasst typischerweise eine Vielzahl von Photovoltaik-Modulen, welche zu Strangen (sogenannte Strings) in Serie geschaltet sind, um eine nominelle Photovoltaik-Generatorgleichspannung von typischerweise derzeit bis zu 1000 Volt oder sogar 1500 Volt zu erreichen. Ferner werden je nach Anzahl der zusammen geschalteten Photovoltaik-Module und deren Einzelspannung wiederum ggf. mehrere der Photovoltaik-Stränge parallel geschaltet, von denen jeder Photovoltaik-Strang beispielsweise einen nominellen Strom von 10 A erzeugen kann. Aufgrund der hohen Spannung und der hohen Strôme im Gleichspannungsteil der Photovoltaik-Anlage, besteht bei Wartung oder bei Störfällen, wie z.B. bei einem Brand, die Gefahr, dass Personen lebensgefährlichen Spannungen ausgesetzt sein kônnten.

Zwar weist eine Photovoltaik-Anlage typischerweise im sogenannten Generatoranschiusskasten einen Haupttrennschaiter auf, allerdings lâsst sich hiermit, z.B. bei Schâden durch Feuer, Wasser, Hagel etc. an den Solarpaneelen oder an den Anschlussleitungen nicht der Bereich vor dem Generatoranschiusskasten freischalten. Ferner ist eine selektive Freischaltung einzelner Photovoltaik-Module ebenfalls nicht môglich.

Daher wurden Photovoltaik-Modul-Schutzschaltungen entwickelt, mit weichen die Photovoltaik-Module einzeln abgeschaltet werden kônnen (vgl. WO2013/026539 A1 sowie das Produkt SCK-RSD-100 der Anmelderin). Ferner wurden Startboxen entwickelt, mit welchen solche „intelligenten“ Photovoltaik-Module wieder aktiviert werden kônnen (vgl. WO2014/122325 A1 sowie die Produkte SCK-RSD-400 und SCK-RSD-600 der Anmelderin).

Wenn mehrere Strange, manchmal auch ais „Strings“ bezeichnet, parallel geschaltet werden, wird dies als Multistrang- oder Multistringverschaltung bezeichnet. Bei einer Multistrangverschaltung kônnen grundsätzlich Rückstrôme, manchmal auch als Querstrôme oder

Ausgleichsströme bezeichnet, entstehen. Besonders virulent werden Rückströme bei Multistrang-Photovoltaik-Anlagen bei welchen die Photovoltaik-Module einzeln abschalten kônnen und mit einem Kurzschlussschalter an den Photovoltaik-Modulen überbrückt werden. Die Rückströme kônnen bei einer Multistrang-Photovoltaik-Anlage dazu führen, dass ein Photovoltaik-Strang als Quelle und ein zweiter Photovoltaik-Strang als Senke funktioniert und der Strom über die Parallel-Verbindung vor dem Wechselrichter oder Inverter fließt. Somit ware ein Trennen am Wechselrichter, was im Normalfall zur Abschaltung einer solchen gesicherten Photovoltaik-Anlage führt, zwar môglich, würde aber nicht zwingend zur gewünschten Abschaltung der gesamten Multistrang-Photovoltaik Anlage führen. Der Strom kônnte nâmlich in dieser Verschaltung durch den zweiten Strang als Senke fließen und ware dort mit Leitungsimpedanzen kurzgeschlossen. Hierbei kônnte ein selbsthaltender Zustand erreicht werden, der ohne ein Auftrennen oder Abwarten bis zum Sonnenuntergang bestehen bleiben kônnte.

Man kônnte zwar vor dem Parallel-Schaltpunkt Strangdioden einfügen, diese haben allerdings in nachteiliger Weise eine relativ hohe Verlustleistung, welche bei 10 A typischerweise etwa 7 W betrâgt. Diese Verlustleistung ist insbesondere beim Einsatz in üblichen Kunststoffgehäusen in der Strangverkabelung unerwünscht. Eine solche Strang- oder Sperrdiode in einem zusätzlichen Gehâuse vorzusehen, kann ebenfalls unerwünscht sein, da es mit weiteren Kosten, Wartungsaufwand und Störungsanfälligkeit, z.B. an den zusätziichen Steckverbindungen einhergehen kann. Generell kônnen solche Strangdioden im Laufe der Zeit auch schlicht kaputt gehen.

Derzeit aufgebaute Photovoltaik-Anlagen akzeptieren negative Rückströme und sichern die Photovoltaik-Anlage lediglich mittels Strangsicherungen vor Überlastung durch diese unerwünschten Rückströme zwischen den parallel verschalteten Strängen ab. Solche Strangsicherungen sind jedoch nicht optimal, z.B. wenn einer Oder mehrere Strange von einer Vielzahl von parallelen Strängen beschattet werden oder wenn Strange gezielt vom Wechselrichter getrennt werden sollen. Grundsätzlich schützen solche Strangsicherungen lediglich vor einer Überlastung, nicht jedoch grundsätzlich vor zurück fließenden Querströmen, was die Sicherheit und Langlebigkeit der Photovoltaik-Anlage beeinträchtigen kann.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, die hohen Sicherheitsanforderungen gerecht wird und deren Verkabelung und Steuerung eine geringe Verlustleistung und Wärmeentwicklung aufweist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, die hohen Sicherheitsanforderungen gerecht wird und die Ertrag und Langlebigkeit der Photovoltaik-Anlage miteinander in Einklang bringen kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, die unerwünschte Rückströme zwischen parallelen Photovoltaik-Strängen vermeiden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, die hohen Sicherheitsanforderungen gerecht wird und es ermôglicht, Photovoltaik-Stränge einzeln abzuschalten, z.B. um diese zu warten.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, das eine hohe Sicherheit und Flexibilität im Betrieb, bei der Wartung und bei Störfällen bietet.

Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine sichere und verlustarme Rückstromschutzschaltung für eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhângigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Die erfindungsgemäße Multistrang-Photo voltaik-Anlage umfasst zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge. Die Photovoltaik-Stränge werden jeweils von seriell geschalteten Photovoltaik-Modulen gebildet, wobei die Photovoltaik-Module mittels einer zweipoligen Strangleitung in Serie geschaltet sind.

Die Multistrang-Photovoltaik-Anlage weist ferner einen zentralen Sammelpunkt auf, an welchem die Photovoltaik-Stränge parallel zusammengeschaltet sind, so dass derzentrale Sammelpunkt einen Parallelschaltpunkt der Photovoltaik-Stränge bildet.

Die Muitistrang-Photovoitaik-Anlage umfasst ferner vorzugsweise einen Wechselrichter, manchmal auch als Solar-Inverter bezeichnet, welcher die von den Photovoltaik-Modulen erzeugte Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt, Die Muitistrang-Photovoltaik-Anlage kann aber auch ohne Wechselrichter, z.B. an eine Ladeeinheit angeschlossen sein.

Der Wechselrichter umfasst einen Gleichstromeingang, an welchen die Photovoltaik-Stränge angeschlossen und im Produktionsbetrieb elektrisch angeschaltet sind. Bei der

Multistrang-Photovoltaik-Anlage sind also mehrere Photovoltaik-Stränge parallel an denselben Gleichstromeingang des Wechselrichters angeschlossen. Hierzu sind die mehreren Photovoltaik-Strange über den zentralen Sammelpunkt, welcher stromaufwârts des Gleichstromeingangs des Wechselrichters liegt, parallel zusammengeschaltet und anschließend an denselben Gleichstromeingang des Wechselrichters angeschlossen. Vorzugsweise werden die mehreren parallelen Photovoltaik-Stränge von demselben Leistungsoptimierer, typischerweise einem Multi-Power-Point-Tracker (MPPT), gesteuert, um deren Leistung abhängig von der

Bestrahlungssituation zu optimieren.

Zumindest einer der parallelen Photovoltaik-Stränge, vorzugsweise aile der parallelen Photovoltaik-Stränge, an dem zentralen Sammelpunkt bzw. an dem Wechselrichter weisen nun eine Rückstromschutzschaltung zwischen den seriell geschalteten ersten Photovoltaik-Modulen und dem zentralen Sammelpunkt auf. Die Rückstromschutzschaltung besteht insbesondere nicht aus einer verlustleistungsbelasteten Strang- Oder Sperrdiode, sondern ist eine aktiv schaltbare und/oder elektronisch gesteuerte Rückstromschutzschaltung.

Mit anderen Worten kann für den Rückstromschutz auf zusätzliche Strang- oder Sperrdioden verzichtet werden. Bevorzugt weist die Rückstromschutzschaltung eine Verlustleistung im Produktionsbetrieb des zugehörigen Photovoltaik-Strangs von kleiner als 1 W, beispielsweise bei 1000 Volt und 10 Ampere pro Photovoltaik-Strang auf.

Die Rückstromschutzschaltung weist zumindest einen Schalter, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des oder der Schalter auf. Zwar kann die Rückstromschutzschaltung auch einen Halbleiterschalter umfassen, vorzugsweise weist die Rückstromschutzschaltung aber nicht ausschiießlich Halbleiterbauelemente, sondern zumindest einen nicht-Halbleiter-basierten Schalter, z.B. ein Relais auf. Vorzugsweise fließt also zumindest zeitweise, insbesondere im dauerhaften Produktionsbetrieb des Photovoltaik-Strangs der photovoltaisch erzeugte Strom in dem Teil des Photovoltaik-Strangs, in dem die voile nominelle Spannung der mehreren seriellen Photovoltaik-Module oder des gesamten Photovoltaik-Strangs (typ. >500 Volt) anliegt, vorzugsweise ausschließiich, durch metallische Leiter, z.B. Metallkabel, Metallsteckverbinder und/oder Relais und zumindest nicht dauerhaft durch Halbleiterbauelemente. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Verlustleistung gering gehalten werden, so dass die Rückstromschutzschaltung ggf. in vorhandene Gehâuse eingebaut werden kann, ohne dass diese überhitzen. Je nach Anforderung kann es aber auch môglich sein, eine Schalteinrichtung einzusetzen, welche ausschließlich Halbleiterschalter umfasst.

Vorzugsweise weist jeder parallèle Photovoltaik-Strang vor dem zentralen Sammelpunkt eine solche Rückstromschutzschaltung auf. Die Rückstromschutzschaitungen weisen eingangsseitig (also Strang- oder Photovoltaik-Modul-seitig) einen Piuspoleingang und einen Minuspoleingang zum Anschließen des Piuspols bzw. Minuspols der Strangleitung sowie ausgangsseitig (also sammelpunktseitig) einen Pluspolausgang und einen Minuspolauseingang zum Anschließen des Piuspols bzw. Minuspols einer Fortsetzung der Strangleitung bis zu dem zentralen Sammelpunkt der Photovoltaik-Stränge bzw. bis zum Gleichstromeingang des Wechselrichters auf. Es liegt demnach insbesondere die gesamte Strangspannung an der Rückstromschutzschaltung an und/oder der gesamte Strangstrom fließt durch die Rückstromschutzschaltung hindurch, um stromabwärts in Richtung des Wechselrichters an dem zentralen Sammelpunkt mit den Strömen der anderen parallelen Photovoltaik-Stränge parallel vereinigt zu werden. Somit sind die Pluspolausgänge und der Minuspolausgänge der parallelen Photovoltaik-Stränge über den zentralen Sammelpunkt mit dem Pluspol bzw. dem Minuspol des Gleichstromeingangs des Wechselrichters verbunden. Die Rückstromschutzschaltung bewirkt nun einen Schutz gegen einen Rückstrom, welcher durch die Parallelschaltung hervorgerufen werden kann, aus den anderen parallelen Photovoltaik-Strängen in den zugehörigen Photovoltaik-Strang, also den Photovoltaik-Strang in dessen Strangleitung die jeweilige Rückstromschutzschaltung vor dem zentralen Sammelpunkt eingeschaltet ist. Insbesondere verhindert die Rückstromschutzschaltung, dass ein Querstrom so groß wird, dass sich die Richtung des Stromflusses in dem zugehörigen Photovoltaik-Strang umkehrt, d.h. ein negativer Strom zurück in den zugehörigen Photovoltaik-Strang fließt. In vorteilhafterweise kônnen also unerwünschte Rückströme verhindert werden, welche ansonsten entstehen kônnen, wenn der zugehörige Photovoltaik-Strang niederimpedanter sein sollte als der Wechselrichter oder entsprechende Stromabnehmer stromabwârts des zentralen Sammelpunkts. Dies kann einen positiven Einfluss auf die Lebensdauerderzugehörigen Photovoltaik-Module haben. Je nach Sicherheitsausrüstung der Photovoltaik-Anlage kann die Rückstromschutzschaltung auch die Sicherheit der Anlage erhôhen, insbesondere beim Abschalten einzelner Photovoltaik-Stränge oder der Photovoltaik-Anlage, z.B. aufgrund nicht mehr hinreichender Bestrahlung, Wartungsarbeiten oder bei einer Gefahrenabschaltung, insbesondere in dem die Rückstromschutzschaltung verhindert, dass die Abschaltung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs aufgrund eines Rückstroms verhindert wird.

Vorzugsweise ist die Rückstromschutzschaltung in ein elektrisch isolierendes Gehâuse eingebaut, welches am strangseitigen Eingang einen Pluspol-Anschluss für den Pluspol der Strangleitung und einen Minuspol-Anschluss für den Minuspol der Strangleitung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs aufweist. Ferner vorzugsweise weist die Rückstromschutzschaltung am sammelpunktseitigen Ausgang einen Pluspol-Anschluss für den Pluspol und einen Minuspol-Anschluss für den Minuspol der Verlängerung der Strangleitung, die zu dem zentralen Sammelpunkt führt, auf. Die Anschlüsse an dem Gehâuse sind vorzugsweise als Photovoltaik-Steckverbinder, z.B. gemäß dem SUNCLIX®-System der Anmelderin ausgebildet. Das Gehâuse mit der Rückstromschutzschaltung, welche mit den Steckverbindern in die beiden Leitungen der Strangleitung des zugehörigen Photovoltaik-Moduls eingefügt werden kônnen, kann demnach eine separat steckbare Einheit in Form einer Rückstromschutzbox bilden, die auch als Nachrüstlösung noch in vorhandene Strangleitungen zwischen die Photovoltaik-Module jeweils eines Photovoltaik-Strangs und den zentralen Sammelpunkt bzw. den gemeinsamen Wechselrichter eingefügt werden kann.

Vorzugsweise enthält die Rückstromschutzschaltung eine Steuerschaltung und einen mit der Steuerschaltung verbundenen Sensor zum Messen einer elektrischen Kenngröße an dem zugehörigen Photovoltaik-Strang. In Ansprechen auf die mit dem Sensor gemessene elektrische Kenngröße schaltet die Steuerschaltung den zumindest einen Schalter. Insbesondere unterbricht der zumindest eine Schalter, gesteuert von der Steuerschaltung in Ansprechen auf die mit dem Sensor gemessene elektrische Kenngröße die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu dem zentralen Sammelpunkt, z.B. wenn die gemessene elektrische Kenngröße außerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung für die erste elektrische Kenngröße liegt.

Der Sensor ist vorzugsweise ein Stromsensor oder ein Spannungssensor, welcher zumindest eine der foigenden elektrischen Kenngrößen misst: - Eingangsspannung am strangseitigen Eingang der Rückstromschutzschaltung, - Ausgangsspannung am sammelpunktseitigen bzw. wechselrichterseitigen Ausgang der Rückstromschutzschaltung, - Strangstrom des zugehörigen Photovoltaik-Strangs bzw. durch die Rückstromschutzschaltung oder -box, - negativer Stromfluss.

Ein negativer Stromfluss bedeutet, dass der Strom in dem Photovoltaik-Strang entgegen der Flussrichtung des im Betrieb photovoltaisch erzeugten Stroms durch die Rückstromschutzschaltung fließt D.h. der Stromsensor ist insbesondere dazu ausgebildet, auch einen negativen Stromfluss messen zu kônnen.

In Ansprechen auf eine oder mehrere dieser mit dem oder den Sensoren gemessenen elektrischen Kenngrößen schaltetdie die Rückstromschutzschaltung den zumindest einen Schalter und unterbricht die Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoitaik-Strängen und zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters. Die Rückstromschutzschaltung enthält daher vorzugsweise einen Stromsensor, der auch negative Ströme messen kann und/oder einen Eingangsspannungssensor und/oder einen Ausgangsspannungssensor.

In vorteilhafter Weise kann hiermit auf einfache Weise separat an jedem Photovoltaik-Strang kontinuierlich festgestellt werden, ob ein Zustand des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs vorliegt, welcher außerhalb der gewünschten Betriebs- und Sicherheitsparameter liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor demnach ein Stromsensor, welcher einen negativen Stromfluss durch die Rückstromschutzschaltung messen kann. Die Rückstromschutzschaltung kann die Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs zu dem zentralen Sammelpunkt, d.h. zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters unterbrechen, zumindest wenn der Strom in dem zugehôrigen Photovoltaik-Strang negativ ist und/oder einen vordefinierten Schwelienwert für den Betrag des negativen Stroms überschreitet. Ein negativer Strom ist allerdings keine notwendige Voraussetzung für das Trennen. Je nachdem welche Betriebs- und Sicherheitsparameter vorgegeben sind, kann die Rückstromschutzschaltung die Unterbrechung auch bereits dann durchführen, wenn der Strom zwar noch positiv ist, aber unterhalb eines vordefinierten Sicherheits-Schwellwertes liegt. Dies kann z.B. dann vorkommen, wenn die Photovoltaik-Module des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs erheblich stärker abgeschattet sind als die Photovoltaik-Module der anderen Photovoltaik-Stränge. In diesem Fall sorgen die Querströme möglicherweise noch nicht für einen negativen Gesamt-Stromfluss in dem zugehôrigen Photovoltaik-Strang, reduzieren aber den von den von den zugehôrigen Photovoltaik-Strang photovoltaisch erzeugten Strom ggf. bereits so weit, dass der Produktionsbetrieb dieses zugehôrigen Photovoltaik-Strangs wirtschaftlich nicht mehr sinnvoli ist, so dass es besser ist, die Verbindung dieses zugehôrigen Photovoltaik-Strangs zu der

Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und zu dem gemeinsamen Wechselrichter zu unterbrechen. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der von der Rückstromschutzschaltung gemessene Strom zwar noch positiv ist, aber erheblich unter dem Maximalstrom des Photovoltaik-Strangs, z.B. kleiner als 10% des Maximalstroms des Photovoltaik-Strangs ist. Mit anderen Worten ist die Steuerschaltung vorzugsweise dazu ausgebildet, die Rückstromschutzschaltung automatisch zu schalten, bzw. die Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs zu der Parallelschaltung und zu dem Wechselrichter zu unterbrechen, wenn die Bedingung eintritt, dass der Strangstrom IS kleiner wird als ein vordefinierter Schweilenwert I0. Der vordefinierte Schwelienwert I0 kann zwischen positiv und erheblich kleiner als der Maximalstrom des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs und einem negativen Sicherheitswert für den Stromfluss ausgewählt werden. Mathematisch ausgedrückt kann die Schaltbedingung definiert werden als IS<IO, wobei I0 ausgewählt wird aus einem intervall [11,12], wobei 11 ein negativer Sicherheitswert ist, bei welchem derzugehôrige Photovoitaik-Strang beschâdigt werden kônnte und I2 ein positiver Wert ist, unterhalb dessen ein wirtschaftlicher Betrieb nicht mehr sinnvoll erscheint.

Insbesondere schaltet die Steuerschaltung der Rückstromschutzschaltung den zugehôrigen Photovoltaik-Strang auch wieder elektrisch an die Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und an den gemeinsamen Wechselrichter elektrisch an, wenn die Betriebs- und Sicherheitsparameter dies erlauben. Hierzu ist die Steuerschaltung mit einer Sensoreinrichtung zum Messen zumindest einer elektrischen Kenngröße verbunden. Diese elektrische Kenngröße kann dieselbe elektrische Kenngröße sein, welche zum Unterbrechen der Verbindung verwendet wird, vorzugsweise ist es jedoch eine andere elektrische Kenngröße an dem zugehôrigen Photovoltaik-Strang. In Ansprechen auf diese mit der Sensoreinrichtung gemessene elektrische Kenngröße schaltet die Steuerschaltung den Photovoltaik-Strang, dessen Verbindung unterbrochen wurde, automatisch wieder an die anderen parallelen Photovoltaik-Strânge und an den Gleichstromeingang des Wechselrichters elektrisch an, wenn diese gemessene elektrische Kenngröße innerhalb einer für den nach dem elektrischen Anschalten zu erwartenden Rückstrom maßgeblichen Betriebs- und Sicherheitsbedingung liegt.

Mit anderen Worten ist die Rückstromschutzschaltung vorzugsweise dazu ausgebildet, in Ansprechen auf eine gemessene elektrische Kenngröße den zugehôrigen Photovoltaik-Strang elektrisch abzuschalten, wenn die gemessene elektrische Kenngröße außerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung liegt und/oder den zugehôrigen Photovoltaik-

Strang elektrisch anzuschalten, wenn die gemessene elektrische Kenngröße innerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung liegt.

Hiermit kônnen in vorteilhafter Weise die Betriebs- und Sicherheitsparameter des zugehörigen Photovoltaik-Strangs nicht nur wâhrend des Produktionsbetriebs, sondern auch wâhrend des Zeitraums derTrennung von der Parallelschaltung und von dem Wechselrichter, z.B. bei Beschattung oder bei Störungen permanent überwacht werden, um sobald wie môglich den zugehörigen Photovoltaik-Strang wieder elektrisch anzuschalten, sobaid die Betriebs- und Sicherheitsparameter dies wieder zulassen. Es erfolgt also eine dauerhafte Rückstromschutz-Überwachung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs wâhrend des Produktionsbetriebs und/oder wâhrend des Zeitraums der Unterbrechung der Verbindung zu der Parallelschaltung und zu dem Wechselrichter. Dadurch kônnen Ertrag der Photovoltaik-Anlage und Betriebs- bzw. Sicherheitsparameter in Einklang gebracht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sensoreinrichtung zum elektrischen Wiederanschalten des Photovoltaik-Strangs einen Eingangsspannungssensor, welcher die strangseitige Eingangsspannung an der Rückstromschutzschaltung misst und/oder einen Ausgangsspannungssensor, welcher die sammelpunktseitige bzw. wechselrichterseitige Ausgangsspannung an der Rückstromschutzschaltung misst. In Ansprechen auf die gemessene strangseitige Eingangsspannung und/oder auf die gemessene sammelpunktseitige bzw. wechselrichterseitige Ausgangsspannung schaltet die Steuereinrichtung den zugehôrigen Photovoltaik-Strang, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, automatisch wieder an die anderen parallelen Photovoltaik-Stränge und an den Gleichstromeingang des Wechselrichters elektrisch an.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Eingangsspannung mit der Ausgangsspannung verglichen und die Steuereinrichtung schaltet in Ansprechen auf den Vergleich der gemessenen strangseitigen Eingangsspannung und der gemessenen sammelpunktseitigen bzw. wechselrichterseitigen Ausgangsspannung den zumindest einen Schalter, insbesondere dahingehend, dass der zugehôrige Photovoltaik-Strang, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, automatisch wieder an die anderen parallelen Photovoltaik-Stränge und an den Gleichstromeingang des Wechselrichters angeschaltet wird. Durch den Spannungsvergleich kann gewâhrieistet werden, dass nach dem elektrischen Wiederanschalten des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs die erwünschten Betriebs-und Sicherheitsparameter erfüllt sind, z.B. dass kein negativer Strom zurück in den zugehôrigen

Photovoltaik-Strang fließt bzw. der positive Produktionsstrom einen Mindestwert übersteigt, indem der zugehörige Photovoltaik-Strang nur dann elektrisch wieder angeschaltet wird, wenn die Differenz aus Ausgangsspannung U2 minus Eingangsspannung U1 kleiner ist, als ein vordefinierter Schwelienwert UO. Wenn U0=0 gilt, bedeutet das, dass die Ausgangsspannung U2 kleiner ist als die Eingangsspannung U1. Hierbei kann eine gewisse Toleranz vorhanden sein, insbesondere kann der Effekt ausgenutzt werden, dass die Eingangsspannung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, die Leerlaufspannung ist, wohingegen die Ausgangsspannung, welche die von den anderen parallelen Photovoltaik-Modulen erzeugte Spannung darstellt, bereits eine Lastspannung darstellt, welche typischerweise um etwa 20% niedriger ist als die Leerlaufspannung, weil der Wechselrichter bereits arbeitet. Demnach kann die Steuereinrichtung in Ansprechen auf den Vergleich der Leerlaufspannung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs mit der Lastspannung der anderen Photovoltaik-Stränge den zugehôrigen Photovoltaik-Strang, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, automatisch wieder an die anderen parallelen Photovoltaik-Stränge und an den Gleichstromeingang des Wechselrichters anschalten. Zusâtzlich zu dem Spannungsvergieich kann noch geprüft werden, ob die Spannung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs einen vordefinierten Schwelienwert Ujnin übersteigt, z.B. um zu gewährieisten, dass der zugehörige Photovoltaik-Strang zu diesem Zeitpunkt eine hinreichende Leistung erzeugen kann.

Die Rückstromschutzschaltung umfasst vorzugsweise eine Schalteinrichtung, welche im geschlossenen Zustand den zugehôrigen Photovoltaik-Strang parallel mit den anderen Photovoltaik-Strängen elektrisch verbindet und im offenen Zustand die stromführende Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs zu dem zentralen Sammelpunkt bzw. zu dem Wechseirichter innerhalb der Strangleitung unterbricht.

Dabei solite die Schalteinrichtung für eine Trennspannung von mindestens 500 Volt, besser mindestens 1000 Volt und/oder für einen Durchgangsstrom von mindestens 5 Ampere, besser mindestens 10 Ampere ausgelegt sein. Es soil nämlich insbesondere die Gesamtspannung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs von der Schalteinrichtung unterbrochen bzw. geschaltet werden und/oder der gesamte Produktionsstrom des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs im Produktionsbetrieb des Photovoltaik-Strangs durch die Rückstromschutzschaltung, genauer durch die Schalteinrichtung, fließen.

Vorzugsweise enthält die Schalteinrichtung ein Relais, insbesondere eine Parallelschaltung aus einem Halbleiterschalter, insbesondere einem MOS-FET, und einem Relais. Vorzugsweise schließt die Steuereinrichtung beim elektrischen Wiederanschaiten des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs an die anderen parallelen Photovoltaik-Stränge und an den Gleichstromeingang des Wechselrichters zunächst den Halbleiterschalter und erst nach einer zeitlichen Verzögerung das hierzu parallèle Relais. Dies hat den Vorteil, dass der Halbleiterschalter im Produktionsbetrieb des Photovoltaik-Strangs durch das Relais vom Stromfluss entlastet wird, so dass einerseits die Verlustleitung reduziert und andererseits das Relais geschont werden kann. Die thermischen und räumlichen Gegebenheiten der Rückstromschutzschaltung sind dabei geeignet, um sie in vorhandene Gehâuse, wie z.B. eine ohnehin vorhandene Startbox einzubauen, Vorzugsweise führt zunächst nur der Halbleiterschalter die benötigten Schaltvorgänge aus, welche auch mehrfach wiederholt werden kônnen und erst wenn sichergestellt ist, dass der Photovoltaik-Strang sich dauerhaft im Produktionsbetrieb befindet, wird das Relais geschlossen. Dies kann einerseits die Zahl der Schaltvorgänge des Relais niedrig halten und andererseits tritt die Verlustleistung an dem Halbleiterschalter nur für eine kurze Zeitspanne auf, nâmlich nur Solange, wie das Relais noch nicht geschlossen ist.

Vorzugsweise sind der Halbleiterschalter und/oder das Relais als Schließer (Normal-On) ausgebildet. Dies kônnte zwar auf den ersten Blick nachteilig erscheinen, da für das Halten des On-Zustandes elektrische Leistung benötigt wird. Dies wird aber in Kauf genommen, um die damit verbundene Sicherheit zu erzielen, nâmlich dass die Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs im Normalzustand der Schalteinrichtung zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters unterbrochen ist.

In vorteilhafterweise kann ein Halbleiterschalter, z.B. ein MOS-FET verwendet werden, welcher einen RDS-On (Resistance-Drain-Source-On, auf Deutsch auch als Einschaltwiderstand bezeichnet) von z.B. mindestens 50 mOhm, ggf. sogar mehreren 100 mOhm oder mehr aufweist. Dieser erzeugt zwar eine relativ große Verlustleitung von ggf. einem Watt, einigen Watt oder mehr, was aber insbesondere durch die Entlastung durch das parallel geschaltete Relais akzeptabel ist.

Die vorliegend offenbarte Erfindung bzw. Rückstromschutzschaltung ist insbesondere vorteilhaft einzusetzen in Photovoltaik-Anlagen, bei welchen die seriell geschalteten Photovoltaik-

Module in zumindest einem der Photovoltaik-Stränge, vorzugsweise in allen Photovoltaik-Strângen, jeweils Schutzschaltungen aufweisen, mittels welchen die Photovoltaik-Module einzeln von dem zugehôrigen Strang abgeschaltet werden kônnen, und wobei die Schutzschaltungen der einzelnen Photovoltaik-Module den Ausgang des jeweiligen Photovoltaik-Moduls an den Anschlusspunkten für die Strangleitung kurzschließt, um einen niederohmigen Bypass für das jeweilige Photovoltaik-Modul zu erzeugen. Solche Schutzschaltungen für die Photovoltaik-Module sind in der WO2013/026539 A1 genauer beschrieben, auf welche hiermit Bezug genommen und welche diesbezüglich hiermit durch Referenz inkorporiert wird. Ferner ist die vorliegend offenbarte Erfindung bzw. Rückstromschutzschaltung insbesondere vorteilhaft einzusetzen in Photovoltaik-Anlagen, bei welchen der zugehôrige Photovoltaik-Strang eine Startschaltung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, solche oder andere Schutzschaltungen der einzelnen Photovoltaik-Module des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs wieder zu aktivieren. Solche Startschaltungen für die Photovoltaik-Stränge sind in der WO2014/122325 A1 genauer beschrieben, auf welche hiermit Bezug genommen und welche diesbezüglich hiermit durch Referenz inkorporiert wird.

Bevorzugt kônnen eine solche Startschaltung zum Starten des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs und die Rückstromschutzschaltung für den zugehôrigen Photovoltaik-Strang in einem gemeinsamen Gehâuse untergebracht werden, so dass eine kombinierte Start-und-Rückstromschutzbox für den zugehôrigen Photovoltaik-Strang entsteht. Die kombinierte Start-und-Rückstromschutzbox wird mit Pluspol- und Minuspol-Anschlüssen am Eingang und Pluspol-und Minuspol-Anschlüssen am Ausgang der Box zwischen die Serie aus Photovoltaik-Modulen des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs und den zentralen Sammelpunkt mit den anderen Photovoltaik-Strängen in den zugehôrigen Photovoltaik-Strangs geschaltet, wo sie beide Funktionen - Starten des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs und Rückstromschutz für denselben Photovoltaik-Strang erfülien kann. Hierdurch kônnen überflüssige Komponenten, insbesondere Steckverbindungen eingespart werden, was sich positiv auf Kosten, Lebensdauer und Verlustleitung der Photovoltaik-Anlage auswirken kann. Die Verlustleistung der Rückstromschutzschaltung ist im Produktionsbetrieb, insbesondere bei geschlossenem Relais so niedrig, dass die thermische Belastung akzeptabel ist.

Vorzugsweise ist jeder Photovoltaik-Strang der Parallelschaltung an dem zentralen Sammelpunkt bzw. dem Gleichstromeingang desselben Wechselrichters mit der beschriebenen Rückstromschutzschaltung, Rückstromschutzbox bzw. kombinierter Start-und- Rückstromschutzbox ausgerüstet.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Unterbrechen der stromführenden Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt bzw. zu dem Wechselrichter zum Schutz gegen Rückstrôme und zum Wiederanschalten der Photovoltaik-Strânge der vorstehend beschriebenen Multistrang-Photovoltaik-Anlage an den zentralen Sammelpunkt bzw. an den Gleichstromeingang des Wechselrichters . Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Wâhrend des gesamten Betriebs der Multistrang-Photovoltaik-Anlage wird dauerhaft jeweils eine elektrische Kenngröße in den Photovoltaik-Strängen mittels jeweils einer dem jeweiligen Photovoltaik-Strang zugehôrigen Rückstromschutzschaltung zum Schutz gegen aus den jeweils anderen Photovoltaik-Strängen in den jeweils einen Photovoltaik-Strang zurück fließenden Querstrom oder Rückstrom gemessen.

Wenn die gemessene elektrische Kenngröße außerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung für die elektrische Kenngröße des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs liegt, z.B. wenn ein negativer Gesamt-Stromfluss auftritt, wird die Verbindung desjenigen Photovoltaik-Strangs zu den anderen parallelen Photovoltaik-Strängen und zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters automatisch unterbrochen.

Wenn in dem zugehôrigen Photovoltaik-Strang die eine oder eine andere gemessene elektrische Kenngröße innerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung liegt, z.B. wenn die strangseitige Eingangsspannung größer ist als die sammelpunktseitige bzw. wechselrichterseitige Ausgangsspannung, wird der zugehôrige Photovoltaik-Strang an die parallelen anderen Photovoltaik-Stränge und an den Gleichstromeingang des Wechselrichters automatisches elektrisch wiederangeschaltet.

Je nach Komplexitât der Sicherheitsarchitektur kann zwischen dem Unterbrechen und dem Wiederanschalten ein lângerer Zeitraum, z.B. eine Nacht liegen und/oder es kônnen weitere Prüfprozesse durchgeführt und/oder die einzelnen Photovoltaik-Module aus einem Schutzzustand aktiviert werden.

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Rückstromschutzschaltung für einen Photovoltaik-Strang einer Multistrang-Photovoltaik-Anlage zum Schutz gegen einen in den zugehôrigen Photovoltaik-Strang aus den anderen parallelen Photovoltaik-Strängen zurückfließenden Querstrom oder Rückstrom, wie hierin offenbart. Die Rückstromschutzschaltung umfasst hierfür insbesondere: eine Schalteinrichtung, welche im geschlossenen Zustand den zugehôrigen Photovoitaik-Strang parallel mit den anderen Photovoltaik-Strängen elektrisch verbindet und im offenen Zustand die Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und zu dem Wechselrichter unterbricht, eine Steuerschaltung zumindest zum Steuern der Schalteinrichtung und einen oder mehrere mit der Steuerschaltung verbundene Sensoren zum Messen jeweils einer elektrischen Kenngröße an dem zugehôrigen Photovoltaik-Strang.

In Ansprechen auf eine erste mit einem der Sensoren gemessene elektrische Kenngröße unterbricht die Rückstromschutzschaltung die Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters, in dem die Steuerschaltung die Schalteinrichtung öffnet, wenn die gemessene erste elektrische Kenngröße außerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung für die erste elektrische Kenngröße liegt, z.B. ein negativer Strom in der Rückstromschutzschaltung.

In Ansprechen auf die erste und/oder eine andere zweite mit dem ersten bzw. einem anderen zweiten Sensor gemessene elektrische Kenngröße schaltet die Rückstromschutzschaltung den zugehôrigen Photovoltaik-Strang, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, automatisch wieder an die anderen parallelen Photovoltaik-Stränge und an den Gleichstromeingang des Wechselrichters elektrisch an, wenn die erste bzw. zweite elektrische Kenngröße innerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung liegen, z.B. wenn die Eingangsspannung größer ist als die Ausgangsspannung.

Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung zwar besonders vorteilhaft für Photovoltaik-Anlagen verwendbar, jedoch prinzipiell auch für andere DC-Generatoren einsetzbar ist, insbesondere wenn diese eine Parallelverschaltung an einem gemeinsamen Wechselrichter aufweisen. Diese sollen nicht ausgeschlossen sein.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren nâher erlâutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen

Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden kônnen.

Kurzbeschreibunq der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Photovoltaik-Anlage mit parallelen Photovoltaik-Strängen,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schutzschaltung für ein Photovoltaik-Modul,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Startbox mit Rückstromschutzschaltung,

Fig. 4 ein detaillierteres Blockschaltbild der Schalteinrichtung S1, und

Fig. 5 ein Abiaufdiagramm für das Starten und Überwachen des zugehôrigen Photovoltaik-

Strangs.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bezug nehmend auf Fig. 1 umfasst die Muitistrang-Photovoitaik-Aniage 1 eine Mehrzahl von parallel geschalteten Photovoltaik-Strängen, von denen der Einfachheit halber lediglich zwei Photovoltaik-Stränge 10,10‘ dargestellt sind.

Jeder Photovoltaik-Strang umfasst eine Mehrzahl von Photovoltaik-Modulen oder Photovoltaik-Paneelen 12,12', welche jeweils mit einer Schutzschaltung 14,14'ausgerüstet sind, z.B. wie sie in der WO 2013/026539 A1 beschrieben sind. Die Schutzschaltungen 14,14' sind jeweils einem Photovoltaik-Modul 12,12' zugeordnet und die jeweilige Strangleitung 16,16' führt durch die dem Photovoltaik-Strang 10,10' zugehôrige Schutzschaltung 14,14' zweipolig hindurch.

Bezug nehmend auf Fig. 2 enthâlt jede Schutzschaltung 14,14' einen KurzschlussschalterS3 zum strangseitigen Kurzschließen des zugehôrigen Photovoltaik-Moduls 12,12' sowie einen seriellen Trennschalter S4, mit welchem das zugehôrige Photovoltaik-Modul 12,12' vom Photovoltaik-Strang 10,10' getrennt werden kann. Bei Beschattung oder Ausfall eines Photovoltaik-Moduls 12,12' schließt der Kurzschlussschalter S3 und der serielle Trennschalter S4 ôffnet, sodass das jeweilige Photovoltaik-Modul 12,12' vom Strang getrennt wird, leerlâuft und der Photovoltaik-Strang 10,10‘ trotzdem geschlossen bleibt, so dass weiterhin der photovoltaisch erzeugte Strom der übrigen Photovoltaik-Module dieses Photovoltaik-Strangs durch die auch in diesem Schutzzustand geschlossene Strangleitung 16,16' fließen kann. Für weitere Details der beispieihaften Schutzschaltung 14,14' wird auf die WO 2013/026539 verwiesen, welche diesbezüglich hiermit durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.

Wieder Bezug nehmend auf Fig. 1 in jeden Strang 10,10' eine Startbox 20, 20' eingefügt, durch welche beide Strangleitungen 16,16' hindurch gehen. Wechselrichterseitig der

Startboxen 20, 20' sind Fortsetzungen 17,17' der Strangleitungen 16,16' an dem zentralen Sammelpunkt 22a,b bzw. dessen Plus- und Minuspol parallel zusammen geschaltet, um die photovoltaisch erzeugte Leistung der mehreren Photovoltaik-Stränge parallel geschaltet in den Gleichstromeingang 24a,b des gemeinsamen Wechselrichters 26 einzuspeisen. Am Wechselstromausgang 28 des Wechselrichters 26 wird der Wechselstrom zum Einspeisen in ein Versorgungsnetz bereitgestellt.

Die Startboxen 20, 20' werden in diesem Beispiel von einem externen 24-Volt Netzteil 32 versorgt, um die gewünschten Schaltvorgänge auszuführen. Die Versorgung kann allerdings auch durch ein Start-Photovoltaik-Modul erfolgen, welches keine Schutzschaltung 14,14' aufweist und somit bei Lichteinfall automatisch den jeweiligen Strang 10,10' und damit auch die zugehôrige Startbox 20,20' mit elektrischer Leistung versorgt. Für weitere Details hierzu wird auf die WO 2014/122325 A1 verwiesen, welche diesbezüglich hiermit durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.

Bezug nehmend auf Fig. 3 ist nun ein Strang 10 aus der Mehrzahl von parallelen Strängen dargestellt. Aile übrigen parallel geschalteten Photovoltaik-Stränge sind gleich aufgebaut, so dass diesbezüglich auf eine entsprechende Wiederholung verzichtet werden kann.

Die Photovoltaik-Module 12 mit angeschlossener Schutzschaltung 14, welche in der Fig. 3 der Einfachhalt halber nicht separat dargestellt ist, bilden in serielier Schaltung den Photovoltaik-Strang 10. Der Pluspol 16a und der Minuspol 16b der Strangleitung 16 sind an einen Pluspoleingang 34a bzw. einen Minuspoleingang 34b der Startbox 20 angeschlossen, um in die Startbox 20 eingespeist zu werden. An einen Pluspolausgang 36a bzw. einen Minuspolausgang 36b sind entsprechende Fortsetzungen 17 der Strangleitung 16 an den Pluspol 24a bzw. an den Minuspol 24b des Gleichstromeingangs 24 des Wechselrichters 26 angeschlossen. Der von den Photovoltaik-Modulen 12 des Strangs 10 photovoltaisch erzeugte Strom fließt demnach im Produktionsbetrieb durch die Startbox 20 hindurch. An den Eingängen und Ausgängen 34a,b; 36a,b sind die Strangleitungen 16,17 vorzugsweise mit Steckverbindern (nicht dargestellt) angeschlossen. Der parallel geschaltete zweite Photovoltaik-Strang 10' bzw. weitere parallèle Photovoltaik-Stränge sind durch die gestrichelten Linien, welche zu den beiden Polen des zentralen Sammelpunkts 22a,b führen, symbolisiert.

Die Startbox 20 enthält nun eine Rückstromschutzschaltung 40, welche in das Gehäuse 21 der Startbox integriert ist. Die Rückstromschutzschaltung 40 umfasst eine Schalteinrichtung S1, welche seriell in den Photovoltaik-Strang 10, in diesem Beispiel in einen Ast der Strangleitung 16 geschaltet ist. Mit der seriellen Schalteinrichtung S1 kann die Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 zu dem Wechselrichter 26 elektronisch gesteuert unterbrochen werden. Eine Steuereinrichtung 42 in Form eines Mikrocontrollers steuert die serielle Trenn-Schalteinrichtung S1 und überwacht einen Stromsensor 44, einen Eingangsspannungssensor 46 und einen Ausgangsspannungssensor 48, um elektrische Kenngrößen zu gewinnen, wobei die Schaltbedingung türdie Schalteinrichtung S1 in Ansprechen auf diese elektrische Kenngrößen von der Steuereinrichtung 42 automatisch getroffen wird.

Der Eingangsspannungssensor 46 ist parallel zu den Eingangsanschlüssen 34a, 34b der Startbox 20 geschaltet, um die Eingangsspannung U1 zu messen, welche die Strangspannung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 ist. Der Ausgangsspannungssensor 48 ist parallel zu den Ausgangsanschlüssen 36a, 36b der Startbox 20 geschaltet, um die Ausgangsspannung U2 zu messen, welches diejenige Spannung ist, die am Wechselrichter 26 anliegt, d.h. welches diejenige Spannung ist, die von der Parallelschaltung aller anderen Photovoltaik-Stränge an den Wechselrichter 26 angelegt wird. Der Stromsensor 44 misst im Produktionsbetrieb den Strangstrom, welcher bei Stromproduktion des Photovoltaik-Strangs 10 in der normalen Richtung, welche hier als positiv bezeichnet wird, durch die Strangleitung 16, die Startbox 20, die Fortsetzung der Strangleitung 17 und den Wechselrichter 26 fließt, um richtigpolig in den Wechselrichter eingespeist zu werden. Der Stromsensor 44 ist nun aber vorzugsweise auch dazu ausgelegt, einen Stromfluss in der umgekehrten Richtung, d.h. einen in Bezug auf die normale Stromrichtung der Produktion des Photovoltaik-Strangs 10 negativen Strom (also umgekehrtpolig zu den Gleichstromeingângen 24a, 24b des Wechselrichters) zu messen. Alternativ kônnen aber auch zwei getrennte Stromsensoren, einer für den positiven Stromfluss und einen für den negativen Stromfluss vorgesehen sein (nicht dargestellt). Die Rückstromschutzschaltung 40 ist demnach dazu ausgebildet, positiven und/oder negativen Stromfluss zu messen.

Die Startbox 20 enthâlt ferner einen Kurzschlussschalter S2, welcher ebenfalls von dem Microcontroller 42 gesteuert wird und einen Startstrom in den zugehôrigen Photovoltaik-Strang 10 einprâgen kann, um die Schutzschaltungen 14, z.B. nach Sonnenaufgang zu starten. Nachts, bei einer Wartung oder im Stôrungsfall befinden sich die Schutzschaltungen 14 im Sicherheitszustand, wodurch jedes Photovoltaik-Modul 12 einzeln vom zugehôrigen Strang 10 getrennt und die Strangleitung 16 kurzgeschlossen ist. Hierzu ist der Schalter S3 geschlossen und der Schalter S4 geôffnet. In der zugehôrigen Grundstellung der Startbox 20 bzw. der Rückstromschutzschaltung 40 sind die serielle Schalteinrichtung S1 und der Kurzschlussschalter S2 beide offen und befinden sich in Ihrem Normalzustand (Normal Open). Eine Hauptfunktion der seriellen Schaiteinrichtung S1 ist es, die stromführende Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 zu dem Wechselrichter 26 und zu den weiteren parallelen Photovoltaik-Strangen zu unterbrechen. Der Kurzschlussschalter S2 wird dazu benutzt, strangseitige Kurzschlüsse in dem zugehôrigen Photovoltaik-Strang 10 auszulôsen und die Photovoltaik-Module 12 des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 über einen eingeprâgten Startstrom, welcher in diesem Beispiel von dem externen Netzteil 32 und dem internen Startstromwandler 33 erzeugt wird, zu aktivieren. Nach dem Senden des Startimpuises werden die Strangspannung U1 und die Wechselrichterspannung U2 gemessen und verglichen, um in Ansprechen auf den Spannungsvergleich den zugehôrigen Photovoltaik-Strang an die Parallelschaltung und den Wechselrichter 26 elektrisch wieder anzuschalten, wenn die entsprechende Schaltbedingung erfüllt ist. Die serielle Schalteinrichtung S1 wird in Ansprechen auf einen Vergleich der Strangspannung U1 und der Wechselrichterspannung U2 geschlossen, d.h. die Schaltbedingung für den Anschaltvorgang der seriellen Schalteinrichtung S1 hângt von einem Vergleich der Strangspannung U1 und der Wechselrichterspannung U2 ab. Die serielle Schalteinrichtung S1 wird insbesondere nur dann geschlossen, wenn die Strangspannung U1 des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 entweder größer ist als die Wechselrichterspannung U2 oder nur um einen vorbestimmten Schwellenwert U0 (geringfügig) kleiner ist als die Wechselrichterspannung U2. Mit anderen Worten ist eine Schaltbedingung für die serielle Schalteinrichtung S1 zum elektrischen Anschalten des Photovoltaik-Strangs 10 an die Parallelschaltung und an den Wechselrichter 26: U1 >=U2-U0, wobei U0 ein vordefinierter Wert für die maximal zulâssige Spannungsdifferenzfürdas sichere Anschalten des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 an den Wechselrichter ist. Der vordefinierte und in dem Mikrocontroller hinterlegte Schaltwert U0 ist demnach (deutlich) kleiner als die maximal môgliche Spannung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10. Erst wenn eine solche Schaltbedingung, welche elektrischen Kenngrößen des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 und den anderen Photovoitaiksträngen abhangt, erfüllt ist, steuertder Mikrocontroller 42 die serielle Schalteinrichtung S1 derart, dass die Schalteinrichtung S1 geschlossen wird und damit den zugehôrigen Photovoltaik-Strang 10 an den Wechselrichter 26 anschaltet. Somit ist ein Systemstart des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 ohne die Gefahr des Auftretens von unerwünschten Rückstrômen môglich.

Um unerwünschte Rückstrôme von den anderen Photovoltaik-Strängen in den zugehôrigen Photovoltaik-Strang 10 im Produktionsbetrieb zu erfassen, in welchem die serielle Schalteinrichtung S1 geschlossen ist, wird wâhrend des Produktionsbetriebs der Stromfluss durch die Rückstromschutzschaltung überwacht. Hierfür wird dauerhaft eine Strommessung mit dem Stromsensor 44 durchgeführt. Mittels des Stromsensors 44 wird demnach eine dauerhafte Überwachung des Strangstroms durchgeführt, einschließlich des Vorzeichens des Strangstroms, also dahingehend ob der Strangstrom negativ wird. Palis der Strangstrom negativ werden sollte oder ein Zustand erreicht wird, der dem nahe kommt, steuert der Mikrocontroller 42 die serielle Schalteinrichtung S1 dahingehend, dass diese ôffnet und die stromführende Verbindung des Photovoltaik-Strangs 10 zu dem zentralen Sammelpunkt 22a,b und zu dem Wechselrichter 26 unterbricht.

Damit aile Startboxen den jeweils zugehôrigen Photovoltaik-Strang sauber vom Wechselrichter 26 trennen, wenn z.B. die gesamte Photovoltaik-Anlage 1 herunterfâhrt, werden die seriellen Schalteinrichtungen S1 aller Rückstromschutzschaltungen 40 aller Photovoltaik-Strânge ebenfalls geôffnet, sobald die Wechselrichterspannung U2 unterhalb einer vordefinierten Mindestspannung U_min liegt, wobei Ujnin z.B. im Bereich von etwa 30 Voit liegen kann.

Bezug nehmend auf Fig. 4 umfasst oder die beispielhafte Schalteinrichtung S1 eine Parallelschaltung eines Halbleiterschaiters, in diesem Beispiel eines MOS-FET 52, und eines Relais 54. Beide sind für die voile nominelle Strangspannung und den vollen nominellen Strangstrom des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 ausgelegt, welche typischerweise bis zu 1000 Volt oder sogar 1500 Volt sowie z.B. 10A betragen kônnen. Derartige MOS-FETs 52 weisen allerdings einen typischen Einschaltwiderstand, den sogenannten Resistance-Drain-Source-On oder kurz RDS-on, von mehreren 100 mOhm auf. Dadurch entsteht bei einem typischen Photovoltaik-Strang 10 am MOS-FET 52 eine Verlustleistung im Bereich von einigen Watt. Da eine solche Verlustleistung vor allem zum Einbau in vorhandene Gehâuse, wie z.B. in das der vorliegenden Startbox 20, unerwünscht ist, entlastet das Relais 54 den MOS-FET 52 im Dauerbetrieb. D.h. die Schaltvorgânge werden zunâchst von dem MOS-FET 52 ausgeführt und wenn der zugehôrige Photovoltaik-Strang 10 für eine gewisse Mindestzeit im Produktionsbetrieb ist, wird das parallèle Relais 54 geschlossen, um den MOS-FET 52 zu entlasten. Dadurch wird einerseits die dauerhafte Erzeugung von hoher Verlustleistung an dem MOS-FET 52 vermieden und andererseits wird das Relais 54 geschont, da die Anzahl der Schaltvorgânge an dem Relais 54 gering gehalten werden kann.

Bezug nehmend auf Fig. 5 läuft die Start- und Überwachungssequenz der Rückstromschutzschaltung 40 beispielweise wie folgt ab.

Zum Systemstart bei 102 ist die Schalteinrichtung S1 bei 104 offen. In einer Abfrage im Schritt 106 wird geprüft, ob die Eingangsspannung U1 eine Mindestspannung U_min unterschreitet. Falls die Bedingung U1<U_min erfüllt ist, werden in dem Schritt 108 mit dem Kurzschlussschalter S2 die Startimpulse ausgelöst, um den zugehôrigen Photovoltaik-Strang 10 zu starten. Die serielle Schalteinrichtung S1 ist weiterhin offen und der Loop geht zurück zum Schritt 104.

Wenn nun der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 gestartet ist, in dem die zugehôrigen Schutzschaltungen 14 die zugehôrigen Photovoltaik-Module 12 an dem Strang 16 elektrisch angeschaltet haben, solite die Strangspannung U1 deutlich über dem vordefinierten Mindestwert U_min liegen, sofern kein Fehler vorliegt und der zugehôrigen Photovoltaik-Strang 10 nicht total beschattet ist. Nachdem also im Schritt 106 die Bedingung U1<U_min bei normaler Einstrahiung und ohne Störung nicht mehr erfüllt ist, erfolgt eine weitere Abfrage 110 dahingehend, ob die Eingangsspannung U1 des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 größer oder gleich der Ausgangsspannung U2 des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 minus einem vordefinierten Schwelienwert U0 liegt, wobei U0 auch null sein kann (U1>=U2-U0). Diese Bedingung soil vorzugsweise für eine vordefinierte Mindest-Zeit to erfüllt sein. Ferner wird nochmals geprüft, ob die Spannung U1 größer oder gleich dem Mindestwert U_min ist, um sicherzustellen, dass der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 noch immer elektrisch angeschaltet ist. Wenn diese Bedingungen in dem Abfrageschritt 110 nicht erfüllt sind, geht der Loop zurück zum Schritt 104 und zur Abfrage 106. Sind jedoch allé Bedingungen der Abfrage 110 erfüllt, steuert der Mikrocontrol 1er 42 im Schritt 112 die serielle Schalteinrichtung S1, derart, dass diese schließt. Dadurch wird der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 an den Wechselrichter 26 angeschaltet und der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 geht somit in den Produktionsbetrieb. Wâhrend des Produktionsbetriebs wird dann in einem Prüfschritt 114 dauerhaft oder regelmäßig geprüft, ob ein negativer Strom größer oder gleich einem vordefinierten Mindestwert I0 und zwar über eine vordefinierte Mindest-Zeit t1 vorliegt und/oder ob die Eingangsspannung U1 einen vordefinierten Mindestwert U_min unterschreitet. Der Mindestwert I0 für den negativen Strom liegt typischerweise im Milli-Ampere-Bereich. Solange diese Prüfergebnisse negativ sind, wird die Schalteinrichtung S1 geschlossen gehalten. Die beiden Schritte 112,114 bilden demnach einen dauerhaften beziehungsweise kontinuierlichen Überwachungskreis für den zugehôrigen Photovoltaik-Strang 10 daraufhin, dass auch im Produktionsbetrieb keine unerwünschten Rückstrôme aus den anderen Photovoltaik-Strängen 10' in den zugehôrigen Photovoltaik-Strang 10 auftreten, insbesondere damit kein unerwünscht hoher negativer Gesamtstrom fließen kann.

Falls die Abfrage in dem Schritt 114 einen unerwünscht hohen negativen Rückstrom ergeben sollte, weil z.B. der zugehôrige Photovoltaik-Strang 10 erheblich stârker abgeschattet ist als die anderen Photovoltaik-Stränge und/oder weil der zugehôrige Photovoltaik-Strang 10 sogar soweit an Strangspannung verloren hat, dass die Schwelienbedingung U1<U_min erfüllt ist, ôffnet die Schalteinrichtung S1, d.h. der Loop geht zurück zum Schritt 104. Vorzugsweise ist die Schalteinrichtung S1 als Schließer (Normal Open) ausgebildet, so dass sie automatisch in den geôffneten Zustand fâllt, wenn sie nicht von der Steuereinrichtung 42 in dem geschlossenen Zustand gehalten wird.

Es ist ferner nicht zwingend, dass die Unterbrechung der Verbindung erst dann erfolgt, wenn der Gesamtstrom tatsâchlich negativ wird, d.h. dass der Querstrom von den anderen Photovoltaik-Strängen größer wird, als der bei Einzelverschaltung von dem zugehôrigen Photovoltaik-Strang 10 abrufbare Strom. Es ist auch môglich, dass die Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 bereits unterbrochen wird, wenn der mit dem Sensor 44 gemessene Gesamtstrom I zwar noch positiv ist, aber unterhalb einer für den wirtschaftlichen Betrieb des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 vordefinierten Schwelle liegt.

Zusammenfassend ist es mit der Messtechnik und den Schaltern môglich, über eine Software- und/oder Hardware-Anschaltung die Funktionalitât einer Strangdiode nachzubilden, aber ohne deren zusätzliche Verlustleistung zu erzeugen. Dazu wird in einer bestehenden Startbox der MOS-FET S1 der Schalteinrichtung auf 1000V oder hôher ausgelegt und ein parallèles Relais 54 hinzugefügt, sowie Messtechnik und die Geräte-Firmware angepasst. Durch das Einfügen des Relais 54 kônnen die Durchleitverluste minimiert werden. Aile Schaltvorgânge, die für die Funktion der Startbox 20 von Bedeutung sind, werden zunâchst von dem Halbleiterschalter 52 übernommen und das Relais 54 entlastet schließlich den Halbleiterschalter 52. In der Messtechnik wird die Strommessung für negative Strôme ertüchtigt, um Rückstrôme im Betrieb zu erkennen.

Es werden beide an der Startbox anliegende Spannungen, d.h. die Eingangsspannung/Strangspannung des zugehôrigen Strangs U1 und die Ausgangsspannung/Spannung am Wechselrichter U2, gemessen. Die Startbox 20 startet den zugehôrigen Photovoltaik-Strang 10 und vergleicht die Spannung U1 mit der Spannung auf der Wechselrichterseite U2. Durch die Messung beider Spannungen U1 und U2 werden Spannungsdifferenzen erkannt, auf deren Grundlage Quer- oder Ausgleichsstrôme fiießen kônnen. Wenn die Spannung U2 auf der Sammelpunktseite bzw. Wechselrichterseite größer ist, als die Spannung U1 auf der Strangseite kônnte ein Quer- oder Ausgleichsstrom von den anderen parallelen Photovoltaik-Strängen in den zugehôrigen Strang fließen. In diesem Fall wird die Verbindung des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 zum Wechselrichter 26 nicht geschlossen, um das Fließen von negativen Quer- oder Ausgleichsstrôme und einen unerwünschten Zustand der Photovoltaik-Anlage zu verhindern. Wenn die Spannung U2.am Wechselrichter größer ist, als die Spannung U1 des zugehôrigen Photovoltaik-Strangs 10 wird nach einer vordefinierten Zeit, z.B. nach 2 Minuten der zugehôrige Photovoltaik-Strang 10 erneut gestartet. Der Wechselrichter / Inverter 26 der mit Multistring verschaltet ist, wird den Betrieb auch schon mit einem zugeschalteten Photovoltaik-Strang aufnehmen und zur Leistungsoptimierung (MPPT) die Spannung des produzierenden Photovoltaik-Strangs um etwa 20% senken. Der neu gestartete zugehôrige Photovoltaik-Strang der bei einem ersten Startversuch nicht starten konnte, hat nun diese 20% als Bereich um z.B. ein oder zwei defekte oder beschattete Photovoltaik-Module 12 auszugleichen. Der zugehôrige Photovoltaik-Strang 10 wird neu gestartet und schaltet nun auf Grund der akzeptablen Spannungsdifferenz in den Produktionsbetrieb. Dies wird nach und nach bei alien parallel zusammengeschalteten Photovoltaik-Strängen geschehen, bis aile produktiv sind ohne dass Quer- oder Ausgleichsstrôme fließen. Wenn im Betrieb Quer- oder Ausgleichsstrôme durch Schattenschlag, Moduldefekte oder Ähnliches fließen würden, kann dies durch die permanente Strommessung, welche das Messen eines negativen Stroms beinhaltet, erkannt werden. In Ansprechen darauf kann dann die Verbindung des zugehôrigen Strangs zu der Multistrang-Verschaltung unterbrochen werden, so dass auch eine dauerhafte Rückstromüberwachung aller Photovoltaik-Strânge gegeben ist. Das hier offenbarte System kann demnach eine Photovoltaik-Multistrangverschaltung permanent überwachen und aktiv Quer- oder Ausgleichsstrôme verhindern.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschrânkt ist, sondern in vielfältiger Weise variierf werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhângig davon, ob sie in der

Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1), umfassend: zwei Oder mehr Photovoltaik-Stränge (10,10‘), welche jeweils durch seriell geschaltete Photovoltaik-Module (12,12‘) gebildet werden, einen zentralen Sammelpunkt (22a,b), an welchem die zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge (10,10') parallel zusammengeschaltet sind, wobei zumindest einer der Photovoltaik-Stränge (10,10j eine Rückstromschutzschaltung (40) umfasst.
2. Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) nach Anspruch 1, wobei ein Wechselrichter (26) zum Umwandeln der von den Photovoltaikmodulen (12,12‘) erzeugten Gleichspannung in Wechselspannung umfasst ist und der Wechselrichter (26) einen Gleichstromeingang (24) aufweist, an welchen die Photovoltaik-Stränge (10,10‘) parallel angeschlossen sind.
3. Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Rückstromschutzschaltung (40) eine Steuerschaltung (42) und einen mit der Steuerschaltung (42) verbundenen Sensor (44,46,48) zum Messen einer elektrischen Kenngröße (U1, U2,1) an dem zugehörigen Photovoltalk-Strang (10,10j enthält, wobei die Steuerschaltung (42) dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf die mit dem Sensor (44,46,48) gemessene elektrische Kenngröße die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,10‘) zu dem zentralen Sammelpunkt (22a,b) automatisch zu unterbrechen.
4. Muitistrang-Photovoltaik-Anlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sensor zumindest eine der folgenden elektrischen Kenngrößen misst: - Eingangsspannung (U1) am strangseitigen Eingang (34a,b) der Rückstromschutzschaltung (40), - Ausgangsspannung (U2) am sammelpunktseitigen Ausgang (36a,b) der Rückstromschutzschaltung (40), - Strangstrom (I) des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10, 10‘), - negativer Stromfluss durch die Rückstromschutzschaltung (40), und wobei die Steuerschaltung (42) dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf eine oder mehrere dieser mit dem Sensor (44,46, 48) gemessenen elektrischen Kenngrößen (U1, U2,1) die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,10j zu dem zentralen Sammelpunkt (22a,b) automatisch zu unterbrechen.
5. MuItistrang-PhotovoItaik-Anlage (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Sensor (44) ein Stromsensor ist, welcher dazu ausgebildet ist, einen negativen Stromfluss zu messen, wobei die Steuerschaltung (42) insbesondere dazu ausgebildet ist, die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,10j zu dem zentralen Sammelpunkt (22a,b) automatisch zu unterbrechen, wenn der Strom in dem zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10j entweder i) zwar positiv ist, aber unterhalb eines vordefinierten Sicherheits-Schwellwertes (IO) liegt oder ii) sogar negativ ist.
6. M u Itistrang-Photo vo Itaik-An lage (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Rückstromschutzschaltung (40) eine Steuerschaltung (42) und eine mit der Steuerschaltung (42) verbundene Sensoreinrichtung (46,48) zum Messen zumindest einer elektrischen Kenngröße (U1, U2) an dem zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10j enthält, wobei die Steuerschaltung (42) dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf die mit der Sensoreinrichtung (46,48) gemessene zumindest eine elektrische Kenngröße (U1, U2) den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10 j automatisch an den zentralen Sammelpunkt (22a,b) elektrisch anzuschalten.
7. M u Itistrang-Photo vo Itaik-Anl age (1 ) nach Anspruch 6, wobei die Sensoreinrichtung umfasst: einen Eingangsspannungssensor (46), welcher die strangseitige Eingangsspannung (U1) an der Rückstromschutzschaltung (40) misst und/oder einen Ausgangsspannungssensor (48), welcher die sammelpunktseitige Ausgangsspannung (U2) an der Rückstromschutzschaltung (40) misst, und wobei die Steuereinrichtung (42) dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf die gemessene strangseitige Eingangsspannung (U1) und/oder auf die gemessene sammelpunktseitige Ausgangsspannung (U2) den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10, 10') automatisch an den zentralen Sammelpunkt (22a,b) elektrisch anzuschalten.
8. Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) nach Anspruch 6 Oder 7, wobei die Sensoreinrichtung umfasst: einen Eingangsspannungssensor (46), welcher die strangseitige Eingangsspannung (U1) an der Rückstromschutzschaltung (40) misst und einen Ausgangsspannungssensor (48), welcher die sammelpunktseitige Ausgangsspannung (U2) an der Rückstromschutzschaltung (40) misst, und wobei die die Steuereinrichtung (42) dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf einen Vergleich der gemessenen strangseitigen Eingangsspannung (U1) und der gemessenen sammelpunktseitigen Ausgangsspannung (U2) den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10j automatisch an den zentralen Sammelpunkt (22a,b) anzuschalten.
9. Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Rückstromschutzschaltung (40) eine Schalteinrichtung (S1) umfasst, welche im geschlossenen Zustand den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10 j über den zentralen Sammelpunkt (22a,b) in Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen elektrisch verbindet und im offenen Zustand die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,10 j zu dem zentralen Sammelpunkt (22a,b) unterbricht.
10. MuItistrang-Photovoltaik-Anlage (1 ) nach Anspruch 9, wobei die Schalteinrichtung (S1) für eine Trennspannung von mindestens 500 V und/oder für einen Durchgangsstrom von mindestens 5 A ausgelegt ist.
11. M u Itistrang-Photo voltai k-An I age (1 ) nach Anspruch 9 Oder 10, wobei die Schalteinrichtung (S1) eine Parallelschaltung aus einem Halbleiterschalter, insbesondere einem MOS-FET (52), und einem Reiais (54) enthält und die Steuereinrichtung (42) dazu ausgebildet ist, beim elektrischen Anschalten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,10‘) an den zentralen Sammelpunkt (22a,b) zunâchst den Halbleiterschalter (52) zu schließen und erst nach einer zeitlichen Verzögerung das Relais (54) zu schließen, um den Halbleiterschalter (52) im Produktionsbetrieb des Photovoltaik-Strangs (10,10j vom Stromfluss zu entlasten.
12. Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) nach Anspruch 11, wobei der Halbleiterschalter (52) und/oder das Relais (54) als Schließer ausgebildet sind.
13. Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die seriell geschalteten Photovoltaik-Module (12,12‘) in zumindest einem der Photovoltaik-Stränge jeweils Schutzschaltungen (14,14‘) aufweisen, mittels welchen die Photovoltaik-Module (12,12') einzeln von dem zugehörigen Photovoltaik-Strang (10, 10') abgeschaltet und/oder eine Anschlussdose des jeweiligen Photovoltaik-Moduls (12, 12‘) strangseitig kurzgeschlossen werden kônnen und wobei der zugehörige Photovoltaik-Strang (10,10‘) eine Startschaltung (32, 33, S2) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Schutzschaltungen der Photovoltaik-Module des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10, 10‘) zu aktivieren, wobei die Startschaltung und die Rückstromschutzschaltung (40) in einem gemeinsamen Gehäuse (21) einer Start-und-Rückstromschutzbox (20) untergebracht sind und die Start-und-Rückstromschutzbox (20) zwischen die Serie aus Photovoltaik-Modulen (12,12') des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,10j und den zentralen Sammelpunkt (22a,b) mit den anderen Photovoltaik-Strängen in den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10‘) geschaltet ist.
14. Verfahren zum Trennen und Wiederanschalten eines Photovoltaik-Strangs (10,10') einer Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1), insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, von anderen parallel an einen zentralen Sammelpunkt (22a,b) angeschlossenen Photovoltaik-Strängen der Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) zum Schutz gegen Rückströme, umfassend folgende Schritte: während des gesamten Betriebs der Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) dauerhaftes Messen jeweils einer elektrischen Kenngröße (U1, U2,1) in den Photovoltaik-Strängen (10,10‘) mittels jeweils einer dem jeweiligen Photovoltaik-Strang (10,10‘) zugehôrigen Rückstromschutzschaltung (40) zum Schutz gegen aus den jeweils anderen Photovoltaik-Strängen in den jeweils einen Photovoltaik-Strang fließenden Rückstrom, automatisches Unterbrechen der Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt (22a,b) derjenigen Photovoltaik-Stränge (10,10j, in denen die gemessene elektrische Kenngröße (U1, U2,1) außerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung für die elektrische Kenngröße des zugehörigen Photovoltaik-Strangs liegt, automatisches elektrisches Wiederanschaiten derjenigen Photovoltaik-Stränge (10,10j, in denen die eine oder eine andere gemessene elektrische Kenngröße innerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung liegt, an den zentralen Sammelpunkt (22a,b).
15. Rückstromschutzschaltung (40) für einen Photovoltaik-Strang einer Multistrang- Photovoltaik-Anlage (1) zum Schutz gegen in den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10, 10‘) aus anderen parallelen Photovoltaik-Strängen fließenden Rückstrom, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: eine Schalteinrichtung (S1), welche im geschlossenen Zustand den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10j über einen zentralen Sammelpunkt (22a,b) parallel mit den anderen Photovoltaik-Strängen elektrisch verbindet und im offenen Zustand die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,10j zu dem zentralen Sammelpunkt (22a,b) unterbricht, eine Steuerschaltung (42) zumindest zum Steuern der Schalteinrichtung (S1 ), einen oder mehrere mit der Steuerschaltung (42) verbundene Sensoren (44,46, 48) zum Messen jeweils einer elektrischen Kenngröße (U1, U2,1) an dem zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10j, wobei die Steuerschaltung (42) dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf eine erste mit einem der Sensoren (44, 46,48) gemessene elektrische Kenngröße (U1, U2,1) die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,10 j zu dem zentralen Sammelpunkt (22a,b) zu unterbrechen, indem die Steuerschaltung (42) die Schalteinrichtung (S1) öffnet, wenn die gemessene erste elektrische Kenngröße außerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung für die erste elektrische Kenngröße liegt, und wobei die Steuerschaltung (42) dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf die erste und/oder eine andere zweite mit dem ersten bzw. einem anderen zweiten Sensor (44, 46, 48) gemessene elektrische Kenngröße den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10‘) automatisch wieder an den zentralen Sammelpunkt elektrisch anzuschalten, wenn die erste oder die zweite elektrische Kenngröße innerhalb einer für den Rückstrom maßgeblichen Sicherheitsbedingung liegen.