WO2014161828A1 - Inverter and direct-current connection unit for an inverter - Google Patents
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- WO2014161828A1 WO2014161828A1 PCT/EP2014/056487 EP2014056487W WO2014161828A1 WO 2014161828 A1 WO2014161828 A1 WO 2014161828A1 EP 2014056487 W EP2014056487 W EP 2014056487W WO 2014161828 A1 WO2014161828 A1 WO 2014161828A1
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Definitions
- the invention relates to a DC power supply unit, hereinafter abbreviated DC (Direct Current) -An gleichiens called, for an inverter with at least one DC disconnect switch (DC disconnector) with terminals for connection to DC power cables (DC connecting cables), a corresponding inverter, and a power generation system.
- DC Direct Current
- Inverters are for example converted into photovoltaic systems for converting the direct current supplied by a photovoltaic generator into an alternating current suitable for feeding into a power supply network.
- the photovoltaic generator abbreviated to PV generator below, typically comprises a plurality of photovoltaic modules (PV modules), which form a so-called string in series.
- PV modules photovoltaic modules
- the series connection of the PV modules results in voltages in the range of several 100 V (V) at the output of the PV generator.
- a DC connection unit is provided near the inverter, which has a DC disconnector, which separates the DC lines coming from the PV generator as far as possible.
- DC terminal units are known which are positioned as separate units in the vicinity of the inverter. Connection cables between the DC connection unit and the inverter can be de-energized by the DC disconnect switch, so that initial installation or replacement of the inverter can be carried out safely.
- the additional DC connection unit leads to an increased material and installation costs in the installation of the photovoltaic system.
- the publication WO 2012/040761 A1 describes a photovoltaic system in which a DC connection unit with integrated DC circuit breaker is provided, which is connected via DC connections, for example screwed or clamped connections, to the DC lines coming from the PV generator is.
- the DC connection unit also has plug-in contacts, with which it is plugged directly into an inverter of the PV system. In this way, the additional installation effort for a separate DC connection unit is eliminated.
- the DC connections designed as screwed or clamped connections do not provide adequate protection against the possibly life-threatening voltage of the PV generator. It is therefore an object of the present invention to provide a DC connection unit for an inverter and an inverter, with which a very simple and safe installation of an inverter of a PV system is possible. This object is achieved by a DC connection unit for an inverter and an inverter having the features of the respective independent claim.
- the task is further solved by a system of inverter and DC connection unit.
- a DC connection unit according to the invention of the type mentioned above is characterized in that the connection contacts are formed safe to touch and that the DC connection unit further comprises at least one touch-safe electrical connector, via the DC Disconnector is connected to the finger-safe connection contacts for the DC connection cables.
- An inverter can be installed or replaced by disconnecting the DC connector with its connector from the inverter. This is preferably done safely after the connector is disconnected from the DC circuit breaker.
- the DC connection unit can be arranged within a housing of the inverter, whereby the assembly effort is minimized. Due to the touch-proof design of both the connection contacts and the plug connector, there is no danger from a DC connection unit disconnected from the inverter during installation or maintenance.
- the DC disconnect switch can be arranged within a housing of the DC connection unit such that the connection to the DC connection leads lies intact within the housing. Alternatively, a separate protective cover may be provided for the connection contacts.
- An inventive inverter in particular for a PV system, is characterized in that within a housing of the inverter, a free space for receiving at least one Gleichstromanschus- selement is formed with a touch-safe connector, wherein in the inverter, a mating connector is arranged with the Connector of the DC connection element cooperates.
- the mating connector is arranged directly on a printed circuit board of the inverter. This allows compact integration of the DC connection unit into the inverter.
- a securing means is provided which mechanically interacts with the DC connection unit in such a way that removal and / or insertion of the DC connection unit into the inverter is possible only when the DC disconnection unit of the DC connection unit is switched off.
- the securing means comprises a keyhole-shaped recess of a housing chassis, wherein the keyhole-shaped recess for receiving a provided for actuating the DC circuit breaker axis is provided with non-circular cross-section.
- such an inverter and at least one such DC connection element form a power generation system.
- This in turn results in the advantages mentioned in connection with the DC connection element.
- other energy-generating elements such as PV generators, connection and communication technology, may belong to the power generation system.
- Figure 2 is a schematic exploded perspective view of the inverter of Figure 1;
- FIG. 3 shows a detailed detail of FIG. 2
- Figure 4 is a plan view of the underside of the DC terminal unit of the figure
- FIG. 5 shows a sectional drawing through the DC connection unit along the in
- Figure 4 illustrated section line A-A.
- Fig. 1 shows in a perspective view as an example of an inverter 10, a photovoltaic inverter.
- the inverter 10 has a housing chassis 1 1, which carries the essential components of the inverter 10.
- the housing chassis 1 1 is covered with a lid 16 which has recesses 161 and 162 on one side, which usually points downwards during operation, through which the housing chassis 1 1 is accessible and are guided through the connecting lines in the inverter 10.
- the recess 161 serves to supply AC lines and / or other cables, such as communication lines, not shown here, and the recess 162 to supply DC power from a PV generator via a DC connecting line 25.
- the DC connection unit 20 is placed on the circuit board 13, wherein it contacts printed conductors of the printed circuit board 13 via an electrical plug connection 14.
- the area of the circuit board 13 and the DC connection unit 20 circled in FIG. 2 is shown in greater detail in FIG. 3. Further details of the DC terminal unit 20 will become apparent from Fig. 4, which shows the DC terminal unit 20 in a plan view from the bottom thereof, and Fig. 5, which shows a cross-sectional view along the section line A-A shown in Fig. 4.
- the DC connection unit 20 When the DC connection unit 20 is placed on the printed circuit board 13, the DC connection unit 20 makes contact with its plug connector 26 (see Fig. 4) with a mating connector 14 which is arranged on the printed circuit board 13, in particular soldered.
- the plug connector 26 of the DC connection unit 20 shows speaking plug contacts 261 which are recessed as safe as possible in the DC terminal unit 20.
- the mating connector 14 of the inverter 10 has corresponding plug contacts 141 which are surrounded by a Isolierschürze 142.
- the DC connection unit 20 has a housing 21 with cover 22.
- the housing 21 and its cover 22 surround all components with possibly exposed electrical connections safe to touch and, if necessary, sufficiently surrounded the requirements of certain insulation classes.
- On the housing 21 undercut webs 21 1 are formed, which are guided during insertion with DC connection unit 20 in the inverter 10 in corresponding insertion slots 1 1 1, which are positioned appropriately in the housing chassis 1 1 introduced.
- Other types of fastening such as locking elements or screw for attaching the housing 21 in the inverter 10 are also conceivable.
- the cable bushing 24 and the operating knob 232 are arranged on the outwardly facing side of the DC connection unit 20.
- the operating knob 232 serves to actuate the DC disconnecting switch 23 arranged inside the DC connecting unit 20 by means of an axis 231 (compare FIGS. 4 and 5).
- axis 231 in the housing chassis 1 1 1 1 1 1 corresponding recesses 1 12, 1 13 are formed between the insertion slots, which receive the cable bushing 24 and the axis 231 when inserted DC connection unit 20.
- the recess 1 13 is formed for the axis 231 in the form of a keyhole and the axis 231 in cross-section not round, but flattened on two sides.
- the non-round configuration of the axis 231 in the region between the operating knob 232 and the housing 21, in which the axis 231 is inserted into the keyhole-shaped recess 1 13, can be clearly seen in the comparison of Figures 4 and 5, in which the operating knob 232 in the blocking position is shown.
- the axis cross-section in the removal direction is increased such that the axis 231 does not fit through the narrowed portion of the recess 13 and the removal of the DC connection unit 20 is blocked.
- insertion and in particular removal of the DC connection unit 20 under load is prevented, as a result of which arcing is prevented, in particular when the DC connection unit 20 is removed.
- an actuation of the DC switch 23 is blocked when the DC connection unit 20 is removed. In this way it is prevented that a removed DC connection unit 20, which is still connected via its connecting cable 25 nor with a voltage-providing PV generator, is acted on the plug contacts 261 of the connector 26 with the voltage of the PV generator.
- Such an actuation lock of the DC disconnect switch 23 can be achieved, for example, via a mechanical blocking of the DC disconnect switch 23, which is canceled by an inserted counter connector 14.
- the DC connection unit 20 which can be removed from the inverter 10 makes it possible to permanently wire a PV generator via the DC connection line 25 to the DC circuit breaker 23 with the cover 22 of the DC connection unit 20 removed.
- the connection contacts arranged within the DC connection unit 20 on the DC disconnect switch 23 can be designed as screw contacts for this purpose.
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Abstract
The invention relates to a direct-current connection unit (20) for an inverter (10), said direct-current connection unit comprising a direct-current disconnecting switch (23) having connection contacts for connecting to direct-current connection lines (25). The direct-current connection unit (20) is characterized in that the connection contacts are touch-proof. The direct-current connection unit also has an electrical plug connector (26), which can be connected to the direct-current connection lines (25) by means of the direct-current disconnecting switch (23). The invention further relates to an inverter (10), in particular for a photovoltaic system, said inverter being characterized in that a free space for accommodating at least one direct-current connection unit (20) having a touch-proof plug connector (26) is formed inside a housing of the inverter (10), a mating plug connector (14) that interacts with the plug connector (26) of the direct-current connection unit (20) being arranged in the inverter (10). The invention further relates to an energy generation system comprising such a direct-current connection unit (20) and such an inverter (10).
Description
Wechselrichter und Gleichstromanschlusseinheit für einen Wechselrichter Inverter and DC connection unit for an inverter
Die Erfindung betrifft eine Gleichstromanschlusseinheit, nachfolgend abgekürzt DC (Direct Current)-Anschlusseinheit genannt, für einen Wechselrichter mit mindestens einem Gleichstromtrennschalter (DC-Trennschalter) mit Anschlusskontakten zur Verbindung mit Gleichstromanschlussleitungen (DC- Anschlussleitungen), einen korrespondierenden Wechselrichter, sowie ein Energieerzeugungssystem. The invention relates to a DC power supply unit, hereinafter abbreviated DC (Direct Current) -Anschlusseinheit called, for an inverter with at least one DC disconnect switch (DC disconnector) with terminals for connection to DC power cables (DC connecting cables), a corresponding inverter, and a power generation system.
Wechselrichter werden beispielsweise in Photovoltaikanlagen zur Umwandlung des von einem Photovoltaikgenerator gelieferten Gleichstroms in einen zur Ein- speisung in ein Energieversorgungsnetz geeigneten Wechselstrom umgewandelt. Der Photovoltaikgenerator, nachfolgend abkürzend PV-Generator ge- nannt, umfasst dabei üblicherweise eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen (PV-Modulen), die reihenverschaltet einen sogenannten String bilden. Durch die Reihenverschaltung der PV-Module werden am Ausgang des PV- Generators Spannungen im Bereich von mehreren 100 Volt (V) erzielt. Mit einer derartig hohen Spannung werden vorteilhafterweise ohmsche Verluste in den Gleichstromleitungen, über die der PV-Generator mit einem Gleichstromeingang des Wechselrichters verbunden ist, verringert, wodurch kostengünstige Gleichstromleitungen mit kleinerem Leiterquerschnitt eingesetzt werden können. Da generatorseitig nicht zwingend Schutzeinrichtungen vorgesehen sind, die eine Spannungsfreischaltung der DC-Anschlussleitungen erlauben, erfordert die hohe an den Gleichstromleitungen anliegende Spannung des PV- Generators Schutzmaßnahmen bei der Erstinstallation oder einem Austausch des Wechselrichters, um einen Installateur vor einem ggf. lebensgefährlichen elektrischen Schlag zu schützen. Um einen Anschluss des PV-Generators an den Wechselrichter spannungslos zu ermöglichen, ist wechselrichternah eine DC-Anschlusseinheit vorgesehen, die einen DC-Trennschalter aufweist, der die vom PV-Generator kommenden Gleichstromleitungen möglichst allpolig trennt.
Es sind DC-Anschlusseinheiten bekannt, die als separate Einheiten in der Nähe des Wechselrichters positioniert werden. Verbindungskabel zwischen der DC-Anschlusseinheit und dem Wechselrichter können durch den DC- Trennschalter spannungsfrei geschaltet werden, so dass eine Erstinstallation oder ein Austausch des Wechselrichters gefahrlos erfolgen kann. Die zusätzliche DC-Anschlusseinheit führt jedoch zu einem erhöhten Material- und Montageaufwand bei der Installation der Photovoltaikanlage. Inverters are for example converted into photovoltaic systems for converting the direct current supplied by a photovoltaic generator into an alternating current suitable for feeding into a power supply network. The photovoltaic generator, abbreviated to PV generator below, typically comprises a plurality of photovoltaic modules (PV modules), which form a so-called string in series. The series connection of the PV modules results in voltages in the range of several 100 V (V) at the output of the PV generator. With such a high voltage, ohmic losses in the DC lines via which the PV generator is connected to a DC input of the inverter are advantageously reduced, whereby cost-effective DC lines with a smaller conductor cross-section can be used. Since the generator side not mandatory protective devices are provided, which allow a voltage isolation of the DC connection lines, the high voltage applied to the DC power lines of the PV generator requires protection measures during the initial installation or replacement of the inverter to an installer against a potentially life-threatening electric shock protect. In order to enable a connection of the PV generator to the inverter without voltage, a DC connection unit is provided near the inverter, which has a DC disconnector, which separates the DC lines coming from the PV generator as far as possible. DC terminal units are known which are positioned as separate units in the vicinity of the inverter. Connection cables between the DC connection unit and the inverter can be de-energized by the DC disconnect switch, so that initial installation or replacement of the inverter can be carried out safely. However, the additional DC connection unit leads to an increased material and installation costs in the installation of the photovoltaic system.
In der Druckschrift WO 2012/040761 A1 ist eine Photovoltaikanlage beschrie- ben, bei der eine DC-Anschlusseinheit mit integriertem DC-Trennschalter vorgesehen ist, die über DC-Anschlüsse, beispielsweise Schraub- oder Klemmanschlüsse, mit den vom PV-Generator kommenden Gleichstromleitungen verbunden ist. Die DC-Anschlusseinheit weist weiter Steckkontakte auf, mit denen sie unmittelbar in einen Wechselrichter der PV-Anlage eingesteckt wird. Auf diese Weise entfällt der zusätzliche Montageaufwand für eine separate DC- Anschlusseinheit. Die als Schraub- oder Klemmanschlüsse ausgebildeten DC- Anschlüsse bieten jedoch keinen ausreichenden Schutz vor der unter Umständen lebensgefährlichen Spannung des PV- Generators. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine DC- Anschlusseinheit für einen Wechselrichter und einen Wechselrichter zu schaffen, mit denen eine möglichst unaufwändige und gefahrlose Installation eines Wechselrichters einer PV-Anlage möglich ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine DC-Anschlusseinheit für einen Wechselrichter und einen Wechselrichter mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs. Die Aufgabe wird weiterhin durch ein System aus Wechselrichter und DC-Anschlusseinheit gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The publication WO 2012/040761 A1 describes a photovoltaic system in which a DC connection unit with integrated DC circuit breaker is provided, which is connected via DC connections, for example screwed or clamped connections, to the DC lines coming from the PV generator is. The DC connection unit also has plug-in contacts, with which it is plugged directly into an inverter of the PV system. In this way, the additional installation effort for a separate DC connection unit is eliminated. However, the DC connections designed as screwed or clamped connections do not provide adequate protection against the possibly life-threatening voltage of the PV generator. It is therefore an object of the present invention to provide a DC connection unit for an inverter and an inverter, with which a very simple and safe installation of an inverter of a PV system is possible. This object is achieved by a DC connection unit for an inverter and an inverter having the features of the respective independent claim. The task is further solved by a system of inverter and DC connection unit. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße DC-Anschlusseinheit der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass die Anschlusskontakte berührungssicher ausgebildet sind und dass die DC-Anschlusseinheit weiter mindestens einen berührungssicheren elektrischen Steckverbinder aufweist, der über den DC-
Trennschalter mit den berührungssicheren Anschlusskontakten für die DC- Anschlussleitungen verbunden ist. A DC connection unit according to the invention of the type mentioned above is characterized in that the connection contacts are formed safe to touch and that the DC connection unit further comprises at least one touch-safe electrical connector, via the DC Disconnector is connected to the finger-safe connection contacts for the DC connection cables.
Ein Wechselrichter kann so installiert oder ausgetauscht werden, indem die DC-Anschlusseinheit mit ihrem Steckverbinder vom Wechselrichter getrennt wird. Dieses erfolgt bevorzugt gefahrlos, nachdem der Steckverbinder durch den DC-Trennschalter spannungsfrei geschaltet ist. Die DC-Anschlusseinheit kann innerhalb eines Gehäuses des Wechselrichters angeordnet sein, wodurch der Montageaufwand minimiert wird. Aufgrund der berührungssicheren Ausge- staltung von sowohl den Anschlusskontakten, als auch dem Steckverbinder geht auch von einer vom Wechselrichter abgezogenen DC-Anschlusseinheit bei einer Montage oder Wartung keine Gefahr aus. Der DC-Trennschalter kann beispielsweise so innerhalb eines Gehäuses der DC-Anschlusseinheit angeordnet sein, dass auch die Verbindung zu den Gleichstromanschlussleitungen unberührbar innerhalb des Gehäuses liegt. Alternativ kann eine separate Schutzabdeckung für die Anschlusskontakte vorgesehen sein. An inverter can be installed or replaced by disconnecting the DC connector with its connector from the inverter. This is preferably done safely after the connector is disconnected from the DC circuit breaker. The DC connection unit can be arranged within a housing of the inverter, whereby the assembly effort is minimized. Due to the touch-proof design of both the connection contacts and the plug connector, there is no danger from a DC connection unit disconnected from the inverter during installation or maintenance. By way of example, the DC disconnect switch can be arranged within a housing of the DC connection unit such that the connection to the DC connection leads lies intact within the housing. Alternatively, a separate protective cover may be provided for the connection contacts.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der DC-Anschlusseinheit weist ein abgeschlossenes Gehäuse mit Deckel und einer Kabeldurchführung für die DC- Anschlussleitungen auf, sowie ein Betätigungselement für den DC- Trennschalter. Bevorzugt ist der DC-Trennschalter ein Drehschalter, wobei das Betätigungselement, beispielsweise ausgebildet als Betätigungsknauf, mit dem Gleichstromdrehschalter über eine Achse verbunden ist, die in einem zwischen den Gleichstromtrennschalter und dem Betätigungselement in ihrem Quer- schnitt zumindest eine abgeflachte Seite aufweist. Zusammen mit einer in einem Gehäuseteil des Wechselrichters ausgebildeten schlüsseiförmigen Aussparung wird so erreicht, dass ein Entfernen und/oder Einsetzen der DC- Anschlusseinheit nur möglich ist, wenn der DC-Trennschalter in einer Stellung ist, in der der Steckkontakt nicht mit Spannung beaufschlagt ist. So wird zum einen ein mögliches Ausbilden eines Lichtbogens bei einem Abstecken der DC- Anschlusseinheit unter Last verhindert und zum anderen die Gefahr verringert, die von einem mit hoher Spannung beaufschlagten Steckverbinder ausgeht. Unter dem Begriff Kabeldurchführung werden hierbei auch andere Arten der
Durchführung elektrischer Verbindungen wie Rohrdurchführungen, sogenannte Conduits, verstanden. An advantageous embodiment of the DC connection unit has a closed housing with a lid and a cable bushing for the DC connection cables, as well as an actuating element for the DC disconnector. Preferably, the DC disconnect switch is a rotary switch, wherein the actuating element, for example formed as an actuating knob, is connected to the DC rotary switch via an axis which has at least one flattened side in a cross section between the DC disconnector and the actuating element in its cross-section. Together with a formed in a housing part of the inverter Schlußiförmigen recess is achieved so that a removal and / or insertion of the DC connection unit is only possible if the DC disconnect switch is in a position in which the plug contact is not energized. Thus, on the one hand prevents possible formation of an arc when staking the DC terminal unit under load and on the other hand reduces the risk that emanates from a high-voltage connector. Under the term cable bushing here are other types of Implementation of electrical connections such as pipe penetrations, so-called conduits, understood.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der DC-Anschlusseinheit ist eine Betätigung des Gleichstromtrennschalters mechanisch blockiert, wenn der berührungssichere Steckverbinder nicht in einer Wirkverbindung mit einem Gegensteckverbinder steht. Auf diese Weise kann zusätzlich verhindert werden, dass der DC-Trennschalter einer entnommenen DC-Anschlusseinheit eingeschaltet wird, wodurch der Steckverbinder wiederum mit Spannung beauf- schlagt würde. In a further advantageous embodiment of the DC connection unit, an actuation of the DC disconnect switch is mechanically blocked when the finger-safe connector is not in operative connection with a mating connector. In this way, it is additionally possible to prevent the DC disconnect switch of a withdrawn DC connection unit from being switched on, as a result of which the plug connector would again be subjected to voltage.
Ein erfindungsgemäßer Wechselrichter, insbesondere für eine PV-Anlage, zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb eines Gehäuses des Wechselrichters ein Freiraum zur Aufnahme von zumindest einem Gleichstromanschlus- selement mit einem berührungssicheren Steckverbinder ausgebildet ist, wobei im Wechselrichter ein Gegensteckverbinder angeordnet ist, der mit dem Steckverbinder des Gleichstromanschlusselements zusammenwirkt. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit dem Gleichstromanschlusselement genannten Vorteile. An inventive inverter, in particular for a PV system, is characterized in that within a housing of the inverter, a free space for receiving at least one Gleichstromanschus- selement is formed with a touch-safe connector, wherein in the inverter, a mating connector is arranged with the Connector of the DC connection element cooperates. This results in the advantages mentioned in connection with the DC connection element.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Wechselrichters ist der Gegensteckverbinder unmittelbar auf einer Leiterplatte des Wechselrichters angeordnet. So kann eine kompakte Integration der DC-Anschlusseinheit in den Wechselrichter erfolgen. In an advantageous embodiment of the inverter, the mating connector is arranged directly on a printed circuit board of the inverter. This allows compact integration of the DC connection unit into the inverter.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Wechselrichters ist ein Sicherungsmittel vorgesehen, das mechanisch mit der DC-Anschlusseinheit derart wechselwirkt, dass ein Entnehmen und/oder Einsetzen der DC- Anschlusseinheit in den Wechselrichter nur bei ausgeschaltetem DC- Trennschalter der DC-Anschlusseinheit möglich ist. Bevorzugt umfasst das Sicherungsmittel eine schlüssellochförmige Aussparung eines Gehäusechassis, wobei die schlüssellochförmige Aussparung zur Aufnahme einer zur Betätigung des Gleichstromtrennschalters vorgesehenen Achse mit unrundem Querschnitt vorgesehen ist. Wie im Zusammenhang mit der DC-Anschlusseinheit
beschrieben, kann so eine Entnahme der DC-Anschlusseinheit unter Last verhindert werden. In a further advantageous embodiment of the inverter, a securing means is provided which mechanically interacts with the DC connection unit in such a way that removal and / or insertion of the DC connection unit into the inverter is possible only when the DC disconnection unit of the DC connection unit is switched off. Preferably, the securing means comprises a keyhole-shaped recess of a housing chassis, wherein the keyhole-shaped recess for receiving a provided for actuating the DC circuit breaker axis is provided with non-circular cross-section. As in connection with the DC connection unit described, so a removal of the DC connection unit can be prevented under load.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bilden ein derartiger Wechselrichter und mindestens ein derartiges Gleichstromanschlusselement ein Energieerzeugungssystem. Es ergeben sich wiederum die im Zusammenhang mit dem Gleichstromanschlusselement genannten Vorteile. Über die genannten Elemente hinaus können weitere zur Energieerzeugung dienende Elemente wie PV-Generatoren, Verbindungs- und Kommunikationstechnik, zu dem Energieerzeugungssystem gehören. According to a further aspect of the invention, such an inverter and at least one such DC connection element form a power generation system. This in turn results in the advantages mentioned in connection with the DC connection element. In addition to the elements mentioned above, other energy-generating elements such as PV generators, connection and communication technology, may belong to the power generation system.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von fünf Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments with the aid of five figures. Show it:
Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Wechselrichters mit einer DC-Anschlusseinheit; Figure 1 is a schematic perspective view of an inverter with a DC connection unit;
Figur 2 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung des Wechselrichters aus Figur 1 ; Figure 2 is a schematic exploded perspective view of the inverter of Figure 1;
Figur 3 ein detailliert dargestellter Ausschnitt aus Figur 2; FIG. 3 shows a detailed detail of FIG. 2;
Figur 4 eine Draufsicht auf die Unterseite der DC-Anschlusseinheit der Figur Figure 4 is a plan view of the underside of the DC terminal unit of the figure
3 und 3 and
Figur 5 eine Schnittzeichnung durch die DC-Anschlusseinheit entlang der in FIG. 5 shows a sectional drawing through the DC connection unit along the in
Figur 4 dargestellten Schnittlinie A-A. Figure 4 illustrated section line A-A.
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung als Beispiel eines Wechselrichters 10 einen Photovoltaikwechselrichter. Der Wechselrichter 10 weist ein Gehäusechassis 1 1 auf, das die wesentlichen Komponenten des Wechselrichters 10 trägt. Das Gehäusechassis 1 1 ist mit einem Deckel 16 abgedeckt, der an einer Seite, die im Betrieb üblicherweise nach unten weist, Aussparungen 161 und 162 aufweist, durch die das Gehäusechassis 1 1 zugänglich ist und
durch die Anschlussleitungen in den Wechselrichter 10 geführt sind. Im dargestellten Beispiel dient die Aussparung 161 der Zuführung von hier nicht dargestellten Wechselstromleitungen und/oder weiteren Kabeln, wie Kommunikationsleitungen, und die Aussparung 162 der Zufuhr von Gleichstrom von einem PV-Generator über eine DC-Anschlussleitung 25. Zu diesem Zweck ist in dem Wechselrichter 10 eine DC-Anschlusseinheit 20 angeordnet, die einen DC- Trennschalter 23 (siehe Fig. 5) aufweist, von dem der Fig. 1 der Betätigungsknauf 232 als Bedienelement sichtbar ist sowie eine Kabeldurchführung 24, durch welche die hier zweipolige DC-Anschlussleitung 25 geführt ist, die an ih- rem anderen Ende mit dem PV-Generator verbunden ist. Alternativ zu der dargestellten Kabeldurchführung 24 können auch andere Arten von Durchführung elektrischer Verbindungen wie Rohrdurchführungen, sogenannte Conduits, eingesetzt werden. Fig. 2 zeigt den Wechselrichter 10 der Fig. 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung. In das Gehäusechassis 1 1 des Wechselrichters 10 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Leiterplattenrahmen 12 eingelegt, der eine Leiterplatte 13 trägt. Auf der Leiterplatte 13 sind unter anderem hier nicht dargestellte elektronische und elektrische Bauelemente des Wechselrichters 10 angeordnet. Fig. 1 shows in a perspective view as an example of an inverter 10, a photovoltaic inverter. The inverter 10 has a housing chassis 1 1, which carries the essential components of the inverter 10. The housing chassis 1 1 is covered with a lid 16 which has recesses 161 and 162 on one side, which usually points downwards during operation, through which the housing chassis 1 1 is accessible and are guided through the connecting lines in the inverter 10. In the illustrated example, the recess 161 serves to supply AC lines and / or other cables, such as communication lines, not shown here, and the recess 162 to supply DC power from a PV generator via a DC connecting line 25. For this purpose, the inverter is used 10 a DC connection unit 20 is arranged, which has a DC disconnect switch 23 (see Fig. 5), of which the Fig. 1, the operating knob 232 is visible as a control element and a cable bushing 24, through which the two-pole DC connecting line 25 out which is connected at its other end to the PV generator. As an alternative to the illustrated cable duct 24, other types of implementation of electrical connections such as pipe passages, so-called conduits, can be used. FIG. 2 shows the inverter 10 of FIG. 1 in a perspective exploded view. In the housing chassis 1 1 of the inverter 10, a printed circuit board frame 12 is inserted in the illustrated embodiment, which carries a printed circuit board 13. On the printed circuit board 13, among other electronic and electrical components of the inverter 10, not shown here are arranged.
Die DC-Anschlusseinheit 20 wird auf die Leiterplatte 13 aufgesetzt, wobei sie Leiterbahnen der Leiterplatte 13 über eine elektrische Steckverbindung 14 kontaktiert. Der in Fig. 2 umkreiste Bereich der Leiterplatte 13 und der DC- Anschlusseinheit 20 ist in Fig. 3 detaillierter vergrößert dargestellt. Weitere Details der DC-Anschlusseinheit 20 gehen aus Fig. 4 hervor, die die DC- Anschlusseinheit 20 in einer Draufsicht von ihrer Unterseite darstellt, sowie aus Fig. 5, die eine Schnittzeichnung entlang der in Fig. 4 dargestellten Schnittlinie A-A wiedergibt. The DC connection unit 20 is placed on the circuit board 13, wherein it contacts printed conductors of the printed circuit board 13 via an electrical plug connection 14. The area of the circuit board 13 and the DC connection unit 20 circled in FIG. 2 is shown in greater detail in FIG. 3. Further details of the DC terminal unit 20 will become apparent from Fig. 4, which shows the DC terminal unit 20 in a plan view from the bottom thereof, and Fig. 5, which shows a cross-sectional view along the section line A-A shown in Fig. 4.
Beim Aufsetzen der DC-Anschlusseinheit 20 auf die Leiterplatte 13 kontaktiert die DC-Anschlusseinheit 20 mit ihrem Steckverbinder 26 (vgl. Fig. 4) einen Gegensteckverbinder 14, der auf der Leiterplatte 13 angeordnet ist, insbesondere eingelötet ist. Der Steckverbinder 26 der DC-Anschlusseinheit 20 weist ent-
sprechend Steckkontakte 261 auf, die möglichst berührungssicher vertieft in der DC-Anschlusseinheit 20 angeordnet sind. Der Gegensteckverbinder 14 des Wechselrichters 10 weist entsprechende Steckkontakte 141 auf, die von einer Isolierschürze 142 umgeben sind. When the DC connection unit 20 is placed on the printed circuit board 13, the DC connection unit 20 makes contact with its plug connector 26 (see Fig. 4) with a mating connector 14 which is arranged on the printed circuit board 13, in particular soldered. The plug connector 26 of the DC connection unit 20 shows speaking plug contacts 261 which are recessed as safe as possible in the DC terminal unit 20. The mating connector 14 of the inverter 10 has corresponding plug contacts 141 which are surrounded by a Isolierschürze 142.
Die DC-Anschlusseinheit 20 weist ein Gehäuse 21 mit Deckel 22 auf. Das Gehäuse 21 und sein Deckel 22 umgeben alle Komponenten mit möglicherweise freiliegenden elektrischen Anschlüssen berührsicher und gegebenenfalls den Anforderungen bestimmter Isolationsklassen genügend umgeben. Am Gehäu- se 21 sind hinterschnittene Stege 21 1 ausgebildet, die beim Einsetzen mit DC- Anschlusseinheit 20 in den Wechselrichter 10 in korrespondierende Einsteckschlitze 1 1 1 geführt werden, die entsprechend positioniert in das Gehäusechassis 1 1 eingebracht sind. Andere Befestigungsarten wie Rastelemente oder Schraubverbindungen zur Befestigung des Gehäuses 21 im Wechselrich- ter 10 sind ebenfalls denkbar. The DC connection unit 20 has a housing 21 with cover 22. The housing 21 and its cover 22 surround all components with possibly exposed electrical connections safe to touch and, if necessary, sufficiently surrounded the requirements of certain insulation classes. On the housing 21 undercut webs 21 1 are formed, which are guided during insertion with DC connection unit 20 in the inverter 10 in corresponding insertion slots 1 1 1, which are positioned appropriately in the housing chassis 1 1 introduced. Other types of fastening such as locking elements or screw for attaching the housing 21 in the inverter 10 are also conceivable.
Zwischen den hinterschnittenen Stegen 21 1 sind auf der nach außen weisenden Seite der DC-Anschlusseinheit 20 die Kabeldurchführung 24 sowie der Betätigungsknauf 232 angeordnet. Der Betätigungsknauf 232 dient der Betätigung des im Inneren der DC-Anschlusseinheit 20 angeordneten DC-Trennschalters 23 mittels einer Achse 231 (vgl. Fig.4 und Fig. 5). Bei dem Gehäusechassis 1 1 sind zwischen den Einsteckschlitzen 1 1 1 entsprechenden Aussparungen 1 12, 1 13 ausgebildet, die bei eingesetzter DC-Anschlusseinheit 20 die Kabeldurchführung 24 bzw. die Achse 231 aufnehmen. Between the undercut webs 21 1, the cable bushing 24 and the operating knob 232 are arranged on the outwardly facing side of the DC connection unit 20. The operating knob 232 serves to actuate the DC disconnecting switch 23 arranged inside the DC connecting unit 20 by means of an axis 231 (compare FIGS. 4 and 5). In the housing chassis 1 1 1 1 1 corresponding recesses 1 12, 1 13 are formed between the insertion slots, which receive the cable bushing 24 and the axis 231 when inserted DC connection unit 20.
Dabei ist die Aussparung 1 13 für die Achse 231 in Form eines Schlüssellochs ausgebildet und die Achse 231 im Querschnitt nicht rund, sondern an zwei Seiten abgeflacht. Die nicht runde Ausgestaltung der Achse 231 in den Bereich zwischen Betätigungsknauf 232 und dem Gehäuse 21 , in dem die Achse 231 in die schlüssellochförmige Aussparung 1 13 eingeschoben wird, ist gut im Vergleich der Figuren 4 und 5 zu erkennen, bei denen der Betätigungsknauf 232 in der blockierenden Stellung gezeigt ist. Durch dieses Zusammenwirken der Achse 231 und der schlüssellochförmigen Aussparung 1 13 wird erreicht, dass die DC-Anschlusseinheit 20 nur bei einer Stellung des DC-Trennschalters 23 in
den Wechselrichter 10 eingesetzt bzw. aus dem Wechselrichter 10 entnommen werden kann, in der der DC-Trennschalter 23 geöffnet ist. Andernfalls ist der Achsenquerschnitt in Entnahmerichtung derart vergrößert, dass die Achse 231 nicht durch den verengten Abschnitt der Aussparung 1 13 passt und die Ent- nähme der DC-Anschlusseinheit 20 blockiert wird. So wird ein Einstecken und insbesondere ein Entfernen der DC-Anschlusseinheit 20 unter Last unterbunden, wodurch eine Ausbildung von Lichtbögen, insbesondere beim Entnehmen der DC-Anschlusseinheit 20, verhindert wird. Selbstverständlich lassen sich zu diesem Zweck auch andere Sicherungsgeometrien bei der Ausgestaltung von Aussparung 1 13 und Achse 231 nutzen, bzw. andere, auch nicht formgebundene, Sicherungsmechanismen einsetzen. The recess 1 13 is formed for the axis 231 in the form of a keyhole and the axis 231 in cross-section not round, but flattened on two sides. The non-round configuration of the axis 231 in the region between the operating knob 232 and the housing 21, in which the axis 231 is inserted into the keyhole-shaped recess 1 13, can be clearly seen in the comparison of Figures 4 and 5, in which the operating knob 232 in the blocking position is shown. Through this interaction of the axis 231 and the keyhole-shaped recess 1 13 it is achieved that the DC connection unit 20 only in one position of the DC disconnector 23 in the inverter 10 can be used or removed from the inverter 10, in which the DC disconnect switch 23 is open. Otherwise, the axis cross-section in the removal direction is increased such that the axis 231 does not fit through the narrowed portion of the recess 13 and the removal of the DC connection unit 20 is blocked. Thus, insertion and in particular removal of the DC connection unit 20 under load is prevented, as a result of which arcing is prevented, in particular when the DC connection unit 20 is removed. Of course, can be used for this purpose, other security geometries in the design of recess 1 13 and axis 231, or use other, not formgebundene, security mechanisms.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Betätigung des DC-Schalters 23 bei entnommener DC-Anschlusseinheit 20 gesperrt ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass eine entnommene DC-Anschlusseinheit 20, die jedoch über ihr Anschlusskabel 25 noch mit einem Spannung bereitstellenden PV-Generator verbunden ist, an den Steckkontakten 261 des Steckverbinders 26 mit der Spannung des PV-Generators beaufschlagt ist. Eine solche Betätigungssperre des DC-Trennschalters 23 kann beispielsweise über eine mechanische Blo- ckierung des DC-Trennschalters 23 erreicht werden, die von einem eingesteckten Gegensteckverbinder 14 aufgehoben wird. In addition, it can be provided that an actuation of the DC switch 23 is blocked when the DC connection unit 20 is removed. In this way it is prevented that a removed DC connection unit 20, which is still connected via its connecting cable 25 nor with a voltage-providing PV generator, is acted on the plug contacts 261 of the connector 26 with the voltage of the PV generator. Such an actuation lock of the DC disconnect switch 23 can be achieved, for example, via a mechanical blocking of the DC disconnect switch 23, which is canceled by an inserted counter connector 14.
Die aus dem Wechselrichter 10 entnehmbare DC-Anschlusseinheit 20 ermöglicht es, einen PV-Generator über die DC-Anschlussleitung 25 mit dem DC- Trennschalter 23 bei abgenommenem Deckel 22 der DC-Anschlusseinheit 20 fest zu verdrahten. Beispielsweise können dazu die innerhalb der DC- Anschlusseinheit 20 am DC-Trennschalter 23 angeordneten Anschlusskontakte als Schraubkontakte ausgebildet sein. Bei Installation des Wechselrichters 10 oder bei einem Austausch des Wechselrichters 10 wird durch entsprechende Betätigung des DC-Trennschalters 23 der Steckverbinder 26 spannungslos geschaltet, woraufhin die DC-Anschlusseinheit 20 gefahrlos aus dem Wechselrichter 10 entnommen bzw. in den Wechselrichter 10 eingesetzt werden kann. Nach der einmaligen Verdrahtung der DC-Anschlussleitung 25 mit dem DC-
Trennschalter 23 kann nachfolgend eine ungefährliche und werkzeuglose Installation des Wechselrichters 10 erfolgen.
The DC connection unit 20 which can be removed from the inverter 10 makes it possible to permanently wire a PV generator via the DC connection line 25 to the DC circuit breaker 23 with the cover 22 of the DC connection unit 20 removed. For example, the connection contacts arranged within the DC connection unit 20 on the DC disconnect switch 23 can be designed as screw contacts for this purpose. When installing the inverter 10 or when replacing the inverter 10, the connector 26 is de-energized by appropriate operation of the DC disconnect switch 23, after which the DC connection unit 20 can be safely removed from the inverter 10 or inserted into the inverter 10. After the one-time wiring of the DC connecting cable 25 with the DC Disconnector 23 can be followed by a safe and tool-free installation of the inverter 10.
Bezuqszeichenliste Wechselrichter Instruction list Inverter
Gehäusechassis Cases chassis
Einsteckschlitz insertion slot
Aussparung recess
Aussparung recess
Leiterplattenrahmen Card cage
Leiterplatte circuit board
Gegensteckverbinder mating connector
Steckkontakt plug contact
Isolierschürze insulating skirt
Schutzabdeckung protective cover
Deckel cover
Aussparung DC-Anschlusseinheit Recess DC connection unit
Gehäuse casing
hinterschnittener Steg undercut bridge
Deckel cover
DC-Trennschalter DC circuit breaker
Achse axis
Betätigungsknauf operating knob
Kabeldurchführung Grommet
DC-Anschlussleitung DC connection cable
Steckverbinder Connectors
Steckkontakt
plug contact
Claims
1 . Gleichstromanschlusseinheit (20) für einen Wechselrichter (10), aufweisend einen Gleichstromtrennschalter (23) mit Anschlusskontakten zur Verbindung mit Gleichstromanschlussleitungen (25), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte berührungssicher ausgebildet sind und dass die Gleichstromanschlusseinheit (20) weiter einen berührungssicheren elektrischen Steckverbinder (26) aufweist, der über den Gleichstromtrennschalter (23) mit den Gleichstromanschlussleitungen (25) verbindbar ist. 1 . DC terminal unit (20) for an inverter (10), comprising a DC disconnect switch (23) with connection contacts for connection to DC connection lines (25), characterized in that the connection contacts are formed safe to touch and that the DC terminal unit (20) further comprises a touch-safe electrical connector (26 ), which is connectable via the DC disconnect switch (23) with the DC connection leads (25).
2. Gleichstromanschlusseinheit (20) nach Anspruch 1 , aufweisend ein abgeschlossenes Gehäuse (21 ) mit Deckel (22) mit einer Kabeldurchführung (24) für die Gleichstromanschlussleitungen (25) und einem Betätigungselement für den Gleichstromtrennschalter (23). 2. DC power supply unit (20) according to claim 1, comprising a sealed housing (21) with cover (22) with a cable bushing (24) for the DC power cables (25) and an actuator for the DC disconnector (23).
3. Gleichstromanschlusseinheit (20) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Gleichstromtrennschalter (23) ein Drehschalter ist, wobei das Betätigungselement (232) mit dem Gleichstromtrennschalter (23) über eine Achse (231 ) verbunden ist, die in einem zwischen den Gleichstromtrennschalter (23) und dem Betätigungselement in ihrem Querschnitt zumindest eine abgeflachte Seite aufweist. A DC terminal unit (20) according to claim 1 or 2, wherein said DC disconnect switch (23) is a rotary switch, said actuator (232) being connected to said DC disconnect switch (23) via an axis (231) connected in one between said DC disconnect switch (23) and the actuating element has at least one flattened side in its cross section.
4. Gleichstromanschlusseinheit (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der eine Betätigung des Gleichstromtrennschalters (23) mechanisch blockiert ist, wenn der Steckverbinder (26) nicht in einer Wirkverbindung mit einem Gegensteckverbinder (14) steht. The DC power supply unit (20) of any one of claims 1 to 3, wherein actuation of the DC disconnect switch (23) is mechanically blocked when the plug connector (26) is not in operative connection with a mating connector (14).
5. Wechselrichter (10), insbesondere für eine Photovoltaikanlage, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Gehäuses des Wechselrichters (10) ein Freiraum zur Aufnahme von zumindest einer Gleichstromanschlusseinheit (20) mit einem Steckverbinder (26) ausgebildet ist, wobei im Wechselrichter (10) ein Gegensteckverbinder (14) angeordnet ist, der mit dem Steckverbinder (26) der Gleichstromanschlusseinheit (20) zusammenwirkt.
5. inverter (10), in particular for a photovoltaic system, characterized in that within a housing of the inverter (10) is a free space for receiving at least one DC terminal unit (20) with a connector (26), wherein in the inverter (10) a mating connector (14) is arranged, which cooperates with the connector (26) of the DC connection unit (20).
6. Wechselrichter (10) nach Anspruch 5, bei dem der Gegensteckverbinder (14) unmittelbar auf einer Leiterplatte (13) des Wechselrichters (10) angeordnet ist. 6. inverter (10) according to claim 5, wherein the mating connector (14) directly on a circuit board (13) of the inverter (10) is arranged.
7. Wechselrichter (10) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem Sicherungsmittel vorgesehen ist, das mechanisch mit der Gleichstromanschlusseinheit (20) derart wechselwirkt, dass ein Entnehmen und/oder Einsetzen der Gleichstromanschlusseinheit (20) in den Wechselrichter (10) nur bei ausgeschaltetem Gleichstromtrennschalter (23) der Gleichstromanschlusseinheit (20) möglich ist. 7. Inverter (10) according to claim 5 or 6, wherein the securing means is provided, which mechanically interacts with the DC power supply unit (20) such that a removal and / or insertion of the DC power supply unit (20) in the inverter (10) only when switched off DC disconnect switch (23) of the DC power supply unit (20) is possible.
8. Wechselrichter (10) nach Anspruch 7, bei dem das Sicherungsmittel in einer schlüssellochförmigen Aussparung (1 13) eines Gehäusechassis (1 1 ) besteht, wobei die schlüssellochförmige Aussparung (1 13) zur Aufnahme einer zur Betätigung des Gleichstromtrennschalters (23) vorgesehenen Achse (231 ) mit unrundem Querschnitt vorgesehen ist. 8. Inverter (10) according to claim 7, wherein the securing means in a keyhole-shaped recess (1 13) of a housing chassis (1 1), wherein the keyhole-shaped recess (1 13) for receiving an axis for actuating the DC disconnector (23) provided (231) is provided with non-circular cross-section.
9. Energieerzeugungssystem umfassend einen Wechselrichter (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, in den mindestens eine entnehmbare Gleichstromanschlusseinheit (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 eingesetzt ist.
9. A power generation system comprising an inverter (10) according to any one of claims 5 to 8, in which at least one removable DC power supply unit (20) is used according to one of claims 1 to 4.
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Legal Events
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---|---|---|---|
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Ref document number: 201490000459.5 Country of ref document: CN |
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14713862 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14713862 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |