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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberWO2011063803 A2
Publication typeApplication
Application numberPCT/DE2010/050085
Publication date3 Jun 2011
Filing date26 Nov 2010
Priority date27 Nov 2009
Also published asDE102009044695A1, DE112010004570A5, WO2011063803A3
Publication numberPCT/2010/50085, PCT/DE/10/050085, PCT/DE/10/50085, PCT/DE/2010/050085, PCT/DE/2010/50085, PCT/DE10/050085, PCT/DE10/50085, PCT/DE10050085, PCT/DE1050085, PCT/DE2010/050085, PCT/DE2010/50085, PCT/DE2010050085, PCT/DE201050085, WO 2011/063803 A2, WO 2011063803 A2, WO 2011063803A2, WO-A2-2011063803, WO2011/063803A2, WO2011063803 A2, WO2011063803A2
InventorsIngo Müller
ApplicantMueller Ingo
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: Patentscope, Espacenet
Module switch, solar module, solar cable, busbar, and device
WO 2011063803 A2
Abstract
The invention relates to solar modules (24, 64, 74, 84, 94) having at least two solar cell strings (25, 65, 75), wherein each string is galvanically isolated from the other strings. The invention further relates to solar modules that comprise a series diode (26), for example a Schottky diode, which is connected in series with the solar cells of the string so that the voltage provided by the solar cells polarizes the series diode in the flow direction. The invention further relates to module switches. A module switch comprises a control input (111) and a switching output (116) for short circuiting a solar module string. If an electrical signal below the threshold value is present at the control input (111), the two electrical connections of the switching output (116) are interconnected at low resistance, otherwise at high resistance. The invention further relates to solar cables having several electrical conductors insulated from each other. The invention further relates to busbars (8, 9) for solar systems, which have plug-in connectors for solar cables (33, 34, 35) having several electrical conductors. Finally, the invention relates to multiple-contact plug-in connectors for solar cables.
Claims  translated from German  (OCR text may contain errors)
Patentansprüche claims
1 . 1 . Modulschalter für einen String (25) eines Solarmoduls (24, 44, 64, 74, 84, 94), wobei der String (25) eine Vielzahl von Solarzellen (21 ), die in Serie geschaltet sind, und einen Anodenanschluss und einen Katodenanschluss umfasst, mit: einem Steuereingang (1 1 1 ); Mode switch for a string (25) of a solar module (24, 44, 64, 74, 84, 94), wherein the string (25) comprises a plurality of solar cells (21), which are connected in series, and an anode terminal and a cathode terminal comprising: a control input (1 1 1); und einem Schaltausgang (1 16) mit einem Plusanschluss und einem Minusanschluss, wobei der Plusanschluss dafür vorgesehen ist, elektrisch mit dem Anodenanschluss verbunden zu werden und der Minusanschluss dafür vorgesehen ist, elektrisch mit dem Katodenanschluss verbunden zu werden, gekennzeichnet durch eine Seriendiode (26, 126), die mit dem Schaltausgang in Serie geschaltet ist, so dass die Anode der Seriendiode mit dem Plusanschluss verbunden ist und der Minusanschluss und die Katode der Seriendiode mit Solarkabeln (33, 34, 35) zum Einbau des Solarmoduls in eine Solaranlage verbindbar sind oder dass die Katode der Seriendiode (26, 126) mit dem Minusanschluss verbunden ist und der Plusanschluss und die Anode der Seriendiode (26, 126) mit Solarkabeln zum Einbau des Solarmoduls in eine Solaranlage verbindbar sind. and a switching output (1 16) to be electrically connected to a positive terminal and a negative terminal, the plus terminal is adapted to the anode terminal and the negative terminal is intended to be electrically connected to the cathode terminal, characterized by a series diode (26, 126), which is connected in series with the switch output, so that the anode of the series diode is connected to the positive terminal and the negative terminal and the cathode of the series diode with solar cables (33, 34, 35) for installation of the solar module in a solar heating system can be connected or that the cathode of the diode series (26, 126) is connected to the negative terminal and the positive terminal and the anode of the series diode (26, 126) are connected in a solar system with solar cables for installation of the solar module.
2. Modulschalter gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Plusanschluss und der Minusanschluss hochohmig oder elektrisch getrennt sind, wenn am Steuereingang (1 1 1 ) ein Signal oberhalb eines Schwellenwerts anliegt und die beiden elektrischen Anschlüsse des Schaltausgangs (1 16) niederohmig miteinander verbunden sind, wenn am Steuereingang (1 1 1 ) ein Signal unterhalb des Schwellenwerts anliegt. 2. Module switch according to claim 1, characterized in that the positive connection and the negative connection have a high impedance, or electrically isolated, when the control input (1 1 1) a signal is above a threshold value and the two electrical connections of the switching output (1 16) connected to each low- , when the control input (1 1 1) is a signal below the threshold value is applied.
3. Modulschalter für einen String eines Solarmoduls, wobei der String eine Vielzahl von Solarzellen (21 ), die in Serie geschaltet sind, und einen Anodenanschluss und einen Katodenanschluss umfasst, mit: einem Steuereingang (1 1 1 ); 3. Module switch for a string of a solar module, wherein the string comprises a plurality of solar cells (21), which are connected in series, and an anode terminal and a cathode terminal, comprising: a control input (1 1 1); und einem Schaltausgang (1 16) mit einem Plusanschluss und einem Minusanschluss, wobei der Plusanschluss dafür vorgesehen ist, elektrisch mit dem Anodenanschluss verbunden zu werden und der Minusanschluss dafür vorgesehen ist, elektrisch mit dem Katodenanschluss verbunden zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Plusanschluss und der Minusanschluss hochohmig oder elektrisch getrennt 5 sind, wenn am Steuereingang (1 1 1 ) ein Signal oberhalb eines Schwellenwerts anliegt und die beiden elektrischen Anschlüsse des Schaltausgangs (1 16) niederohmig miteinander verbunden sind, wenn am Steuereingang (1 1 1 ) ein Signal unterhalb des Schwellenwerts anliegt. and a switching output (1 16) to be electrically connected to a positive terminal and a negative terminal, the plus terminal is adapted to the anode terminal and the negative terminal is intended to be electrically connected to the cathode terminal, characterized in that the positive connection and the negative connection have a high impedance, or electrically isolated 5, when the control input (1 1 1) a signal is above a threshold value and the two electrical connections of the switching output (1 16) are low-resistance connection with each other when the control input (1 1 1) a signal below the threshold value is applied.
4. Modulschalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 10 dass der Steuereingang (1 1 1 ) zwei elektrische Anschlüsse und der Modulschalter ferner eine Antenne aufweist, die mit den beiden elektrischen Anschlüssen des Steuereingangs (1 1 1 ) verbunden ist. 4. Module switch according to one of claims 1 to 3, characterized in 10 that the control input (1 1 1) has two electrical connections and the module switch further comprises an antenna which is connected to the two electrical connections of the control input (1 1 1).
5. Modulschalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang (1 1 1 ) und der Schaltausgang (1 16) voneinander 5. Module switch according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control input (1 1 1) and the control output (16 1) from each other,
15 galvanisch getrennt (131 ,123; 151 , 152, 153; 161 , 162, 163, 164; 176; 186; 237; 15 electrically isolated (131, 123; 151, 152, 153; 161, 162, 163, 164; 176; 186; 237;
256, 257; 256, 257; 271 ) sind. 271) are.
6. Modulschalter gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulschalter ferner ein oder mehrere Anzeigeelemente (134, 138) aufweist, die den hochohmigen und/oder 6. Module switch according to one of the preceding claims, characterized in that the module further comprises a switch or a plurality of display elements (134, 138) which the high-impedance and / or
20 niederohmigen Zustand anzeigen. See 20 low-resistance state.
7. Modulschalter gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulschalter beim Umschalten vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand und umgekehrt eine Hysterese aufweist. 7. Module switch according to one of the preceding claims, characterized in that the switch module when switching from the low to the high impedance state and vice versa has a hysteresis.
8. Modulschalter gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch 25 gekennzeichnet, dass der Modulschalter zwei Steuereingänge (31 1 , 312) für 2 gegenphasige Steuersignale aufweist. 8. Module switch according to one of the preceding claims, characterized 25 in that the module switch having two control inputs (31 1, 312) for two anti-phase control signals.
9. Modulschalter gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltausgang (1 16) je zwei Kontaktstellen an jedem der zwei elektrischen Anschlüsse aufweist. 9. Module switch according to one of the preceding claims, characterized in that the control output (1 16) includes two contact points on each of the two electrical connections.
30 10. Solarmodul mit: einem String (25, 65, 75), der eine Vielzahl von Solarzellen (21 ) umfasst, die in Serie geschaltet sind, und der einen Anodenanschluss und einen Katodenanschluss umfasst; 30 10. Solar module, comprising: a string (25, 65, 75) comprising a plurality of solar cells (21), which are connected in series, and which comprises an anode terminal and a cathode terminal; einem Modulschalter mit: einem Steuereingang (1 1 1 ); a module switch comprising: a control input (1 1 1); und einem Schaltausgang (1 16) mit einem Plusanschluss und einem Minusanschluss, wobei der Plusanschluss elektrisch mit dem Anodenanschluss verbunden ist und der Minusanschluss elektrisch mit dem Katodenanschluss verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Seriendiode (26, 126), die mit dem Schaltausgang in Serie geschaltet ist, so dass die Anode der Seriendiode mit dem Plusanschluss verbunden ist und der Minusanschluss und die Katode der Seriendiode (26, 126) mit Solarkabeln (33, 34, 35) zum Einbau des Solarmoduls in eine Solaranlage verbindbar sind oder dass die Katode der Seriendiode (26, 126) mit dem Minusanschluss verbunden ist und der Plusanschluss und die Anode der Seriendiode (26, 126) mit Solarkabeln (33, 34, 35) zum Einbau des Solarmoduls in eine Solaranlage verbindbar sind. and a switching output (1 16) to a positive terminal and a negative terminal, the positive terminal is electrically connected to the anode terminal and the negative terminal is electrically connected to the cathode terminal, characterized by a series diode (26, 126) connected in series with the switching output is such that the anode of the series diode is connected to the positive terminal and the negative terminal and the cathode of the series diode (26, 126) with solar cables (33, 34, 35) are connected in a solar system for installation of the solar module or the cathode of the series diode (26, 126) is connected to the negative terminal and the positive terminal and the anode of the series diode (26, 126) with solar cables (33, 34, 35) are connected in a solar system for installation of the solar module.
1 1 . 1. 1 Solarmodul (24, 64, 74, 84, 94) mit: mindestens zwei Strings (25, 65, 75), wobei jeder String eine Vielzahl von Solarzellen (21 ) umfasst, die in Serie geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder String gegenüber den anderen Strings galvanisch isoliert ist. Solar module (24, 64, 74, 84, 94) comprising: at least two strings (25, 65, 75), each string comprising a plurality of solar cells (21), which are connected in series, characterized in that each string against the other strings is galvanically isolated.
12. Solarmodul gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul ferner eine Modulanschlussdose (27) aufweist, wobei sich in der Modulanschlussdose für jeden String zwei Kontaktstellen befinden. 12. Solar module according to claim 1 1, characterized in that the solar module further comprises a module junction box (27), wherein in the module junction box for each string are two contact points.
13. Solarmodul insbesondere gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul mindestens einen String (25, 65, 75) aufweist, wobei das Solarmodul eine Seriendiode (26), beispielsweise eine Schottky-Diode, umfasst, die in Serie zu den Solarzellen des Strings geschaltet ist, so dass die von den Solarzellen gelieferte Spannung die Seriendiode in Flussrichtung polt. 13. Solar module in particular according to claim 1 1, characterized in that the solar module comprises at least one string (25, 65, 75), wherein the solar module comprises a series diode (26), for example a Schottky diode comprising, in series to the solar cells the string is connected, so that the voltage supplied by the panels polt the series diode in the forward direction.
14. Solarmodul (24, 64, 74, 84, 94) gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für den Plusanschluss des Strings eine Kammer (69) in der 14. Solar module (24, 64, 74, 84, 94) according to one of claims 1 1 to 13, characterized in that for the positive connection of the string a chamber (69) in the
5 Modulanschlussdose (27) und für den Minusanschluss des Strings eine andere Kammer (69) in der Modulanschlussdose (27) vorgesehen ist. 5 module junction box (27) and the negative terminal of the string to another chamber (69) is provided in the module junction box (27).
15. Solarmodul insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (406) des Solarmoduls (400) aus einem metallischen Material, beispielsweise Aluminium hergestellt ist. 15. Solar module in particular according to one of claims 1 1 to 14, characterized in that the rear wall (406) of the solar module (400) of a metallic material, for example aluminum is produced.
10 16. Solarmodul gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand des Solarmoduls mit einem Profil (407) versehen ist. 10 16. Solar module according to claim 15, characterized in that the rear wall of the solar module is provided with a profile (407).
17. Solarmodul, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 16, wobei das Solarmodul mindestens einen String (25, 65, 75) aufweist, der eine Vielzahl von Solarzellen (21 ), die in Serie geschaltet sind, und einen Anodenanschluss und 15 einen Katodenanschluss umfasst, gekennzeichnet durch: einen Modulschalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Plusanschluss elektrisch mit dem Anodenanschluss und der Minusanschluss elektrisch mit dem Katodenanschluss verbunden ist. 17. Solar module, in particular according to one of claims 1 1 to 16, wherein the solar module comprises at least one string (25, 65, 75) which has a a plurality of solar cells (21), which are connected in series, and an anode terminal and 15 cathode terminal, characterized by: a mode switch according to one of claims 1 to 9, wherein the positive terminal is electrically connected to the anode terminal and the minus terminal electrically connected to the cathode terminal.
20 18. Solarkabel (33,34,35), dadurch gekennzeichnet, dass das Solarkabel mehrere, gegeneinander isolierte, elektrische Leiter aufweist, wobei die Adernumhüllung des elektrischen Leiters aus einem lichtbogenhemmenden Material besteht. 20 18 Solar cable (33,34,35), characterized in that the solar cable has a plurality of mutually insulated electric conductors, the inner covering of the electrical conductor consists of an arc-resistant material.
19. Solarkabel gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass einer der 25 mehreren elektrischen Leiter einen geringeren Querschnitt als der oder die anderen elektrischen Leiter aufweist. 19. Solar Cable according to claim 18, characterized in that one of the plurality of electrical conductors 25 has a smaller cross section than the other or the electrical conductor.
20. Sammelschiene (8, 9) für Solaranlagen, dadurch gekennzeichnet, das die Sammelschiene mehrpolige Kontaktstellen (88, 89) für Solarkabel (33, 34, 35) mit mehreren elektrischen Leitern aufweist. 20 busbar (8, 9) for solar systems, characterized in that the busbar multipolar contact points (88, 89) for solar cables (33, 34, 35) having a plurality of electrical conductors.
21 . 21st Ein Gerät (96) zur Erzeugung eines Steuersignals für Solarmodule (94) gemäß Anspruch 14, wobei die Solarmodule (94) Teil einer Photovoltaik-Anlage (91 ) sind, mit: einem Ausgang zur Abgabe eines Signals an die Modulschalter der Solarmodule; A device (96) for generating a control signal for solar modules (94) according to claim 14, wherein the solar modules (94) are part of a photovoltaic system (91), comprising: an output for outputting a signal to the mode switch of the solar modules; einem Eingang zur Verbindung mit Sammelschienen (8, 9) der Photovoltaik- Anlage, wobei das Gerät bestimmt und geeignet ist, aus der geringen Spannung an den Sammelschienden (8, 9), wenn sich die Modulschalter der Solarmodule im niederohmigen Zustand befinden, ein Signal am Ausgang zu erzeugen, das die Modulschalter in den hochohmigen Zustand schaltet, und das Gerät durch die höhere Spannung an den Sammelschienen, wenn sich die Modulschalter im hochohmigen Zustand befinden, nicht zerstört wird. an input for connection to bus bars (8, 9) of the photovoltaic system, wherein the device is intended and adapted from the low voltage to the collective ski ends (8, 9), when the mode switch of the solar modules in low-resistance state is a signal to produce the output that switches the mode switch in the high impedance state, and the device is not destroyed by the higher voltage on the busbars when the mode switch in the high impedance state are.
22. Gerät gemäß Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät einen Schalter (95) mit zwei Stellungen aufweist, wobei das Gerät bestimmt und geeignet ist, in der ersten Stellung des Schalters ein Signal am Ausgang zu erzeugen, das die Modulschalter der Solarmodule in den hochohmigen Zustand schaltet, wenn sich die Modulschalter im niederohmigen Zustand befinden oder die Modulschalter im hochohmigen Zustand hält, wenn sich die Modulschalter im hochohmigen Zustand befinden und in der zweiten Stellung des Schalters kein Signal am Ausgang erzeugt. 22. Apparatus according to claim 21, characterized in that the device comprises a switch (95) with two positions, wherein the device is intended and adapted to generate in the first position of the switch a signal at the output, which in the module switches the solar modules the high-impedance state when the mode switch in the low-resistance state are or holds the mode switch in the high-impedance state when the mode switch in the high impedance state are generated and no signal at the output in the second position of the switch.
23. Gerät gemäß einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gerät um einen Wechselrichter (3) oder Laderegler handelt. 23. An apparatus according to any one of claims 21 or 22, characterized in that it is the device for an inverter (3) or charge controller is.
Description  translated from German  (OCR text may contain errors)

Modulschalter, Solarmodul, Solarkabel, Sammelschiene sowie Gerät Module switch, solar module, solar cables, busbar and apparatus

Das Gebiet der Erfindung sind Photovoltaikanlagen und insbesondere Solarmodule sowie Sicherheitseinrichtungen wie Modulschalter hierfür. The field of the invention are photovoltaic systems and in particular solar modules and safety devices such as module switch therefor.

Modulschalter gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3 sowie Solarmodule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 sind beispielsweise aus der DE 10 2007 032 605 A1 bekannt. Module switches according to the preambles of claims 1 and 3, as well as solar panels according to the preamble of claim 10 are known for example from DE 10 2007 032 605 A1.

Photovoltaik wird seit mehr als 50 Jahren erfolgreich eingesetzt, zuerst als Stromversorgung bei Raumfahrttechnik, dann in Versuchsanlagen und bedingt durch staatliche Fördermaßnahmen in immer größerer Anzahl und mit steigender Leistung von Einzelpersonen. PV has been used successfully for over 50 years, first as a power in space technology, then in pilot plants and due to government incentives in ever greater numbers and with increasing capacity of individuals. Nennwerte von Strom und Spannung sind inzwischen erheblich gestiegen und damit auch die Auswirkungen eines Störlichtbogens. Nominal current and voltage have now increased considerably, and thus the effects of an arc.

Ein Schaltbild einer herkömmlichen Photovoltaik-Anlage 1 ist in Fig. 29 dargestellt. A diagram of a conventional photovoltaic system 1 is shown in Fig. 29. Sie besteht üblicherweise aus einem Photovoltaik-Generator 2 und einem oder mehreren Wechselrichtern 3 oder Ladereglern, sofern der Verbraucher nicht direkt aus dem Photovoltaik-Generator 2 gespeist wird. They usually consists of a photovoltaic generator 2 and one or more inverters 3 or charge controllers, provided the consumer is not fed directly from the photovoltaic generator. 2 In diesem Dokument steht ein Wechselrichter 3 immer beispielhaft auch für mehrere Wechselrichter, einen oder mehrere Laderegler oder einen oder mehrere andere Verbraucher und kann durch diese ersetzt werden. In this document, an inverter 3 is always an example for a number of inverters, one or more charge controller or one or more other users and can be replaced by this. Der Photovoltaik-Generator 2 ist zumeist aus mehreren Solarmodulen 4 aufgebaut, die in Reihe zu einem oder mehreren Strings 5 verschaltet sind. The photovoltaic generator 2 is mostly made up of several solar modules 4 that are connected in series to one or more strings. 5 Bei Betrieb mehrerer Strings 5 an einem gemeinsamen Wechselrichter 3 oder Laderegler können die Strings 5 parallel über zwei Sammelschienen 8 und 9 miteinander verschaltet sein. When operating several strings 5 to a common inverter 3 or charge controller the strings can be 5 interconnected in parallel via two busbars. 8 and 9 Um in diesem Fall Rückströme in einen String auszuschließen, verfügt jeder String über eine Seriendiode 6. Eine Sicherung 7 in jedem String soll bei Defekten den entsprechenden String vom Rest der Photovoltaik-Anlage 1 trennen. To rule in this case return currents in a string that has each string via a series diode 6. A fuse 7 in each string to separate the corresponding string from the rest of the photovoltaic system 1 for defects. Bypass-Dioden in den Solarmodulen tragen im Fall der Verschattung des Moduls den Strom der unverschatteten Module des Strings. Bypass diodes in solar modules carry in case of a module is the stream of unshaded module of the string.

Üblicherweise sind sämtliche Solarzellen innerhalb eines Modules in Serie geschaltet um die Zahl der äußeren Kontaktstellen gering zu halten. Usually, all solar cells are connected inside a module in series to the number of external contact points to keep low. In Fig. 30 ist ein Solarmodul 14 mit mehreren Teilstrings 15 innerhalb des Solarmoduls 14 dargestellt, wobei die Teilstrings 15 nicht einzeln herausgeführt sind, sondern in der Anschlussdose 17 parallel geschaltet sind. In FIG. 30, a solar module 14 is shown with multiple strings 15 within the solar module 14, the substring 15 are not brought out separately, but are connected in parallel in the junction box 17th In einer anderen Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik können die Teilstrings 15 auch im Zellenarray parallel geschaltet sein. In another embodiment according to the prior art, the partial strings 15 may be connected in parallel also in the cell array. Infolgedessen weisen viele Module bei den mittlerweile eingesetzten 150 mm x 150 mm-Solarzellen Nennstromstärken >5 A auf. Consequently, many modules, the now used 150 mm x 150 mm solar cells nominal current strengths> 5 Å. Die Bypass-Diode 18 in dem Solarmodul 14 trägt im Fall der Verschattung des Moduls den Strom der unverschatteten Module des Strings. The bypass diode 18 in the solar module 14 carries in the case of a module is the stream of unshaded module of the string.

Figur 31 zeigt ein Schaltzeichen eines Solarmoduls 14. In den Anlagen sind meist nur unzureichende Vorkehrungen zum Lichtbogenschutz getroffen. Figure 31 shows a circuit symbol of a solar module 14. In the systems are usually inadequate precautions shielded arc met. Inzwischen gibt es verbesserte Steckverbinder und Anschlussdosen. There are now improved connectors and junction boxes. Die Maßnahmen zielen im Wesentlichen auf eine Verringerung der Ausfallwahrscheinlichkeit an den Kontaktstellen wie zB optimierte Steckkontakte und die Vermeidung von Wassereintritt als auch auf eine Verringerung der Lichtbogenfolgen wie zB Anschlussdosen aus Aluminium (Elektroprofi 2/2008, S. 43 - 45). The measures aim primarily at reducing the probability of failure at the contact points such as optimized blades and avoiding water inlet as well as a reduction in arc consequences such as aluminum junction boxes (electric Profi 2/2008, P. 43 - 45). Weiter gibt es spezielle UV-resistente Solarkabel und Kabelbinder. Next there are special UV-resistant solar cables and cable ties. Außerdem kann die Isolierung von Solarkabeln aus einem lichtbogenhemmenden Material, z. B. aus strahlenvernetztem Polyamid 66 bestehen. In addition, the isolation of solar cables of an arc-resistant material, eg. B. Material: irradiated polyamide 66 may exist. Entsteht ein Lichtbogen, gast das lichtbogenhemmende Material aus und/oder verdampft teilweise. Arises an arc, the arc hospitable retardant material and / or partially evaporated. So wird dem Lichtbogenplasma Energie entzogen und der Lichtbogen verlöscht. So the plasma arc energy is extracted and extinguishes the arc. Alle diese Maßnahmen können den eigentlichen Lichtbogen nicht vermeiden. All these measures can not prevent the actual arc.

Ein Lichtbogen in der Anlage kann erkannt werden (US 2006/0171085 A1 , US 6,259,996 B1 , US 6,633,824 B2, speziell für Photovoltaik-Anlagen: WO 95/25374 AI), nur gibt es bis jetzt keine Möglichkeit, auf den Bogen in einer Photovoltaik-Anlage zu reagieren. An arc in the system can be detected (US 2006/0171085 A1, US 6,259,996 B1, US 6,633,824 B2, especially for photovoltaic systems: WO 95/25374 AI), only there is as yet no way to the bow in a photovoltaic Plant to respond. Wie Schaltgeräte in Photovoltaik- Anlagen zur Reaktion auf einen Lichtbogen einzusetzen sind, ist in I. Müller: "Störlichtbogenschutz im Gleichstromteil von Photovoltaik-Anlagen", Wissenschaftsverlag Ilmenau, 2002, ISBN: 3-936404-02-X (im Folgenden: Müller02) beschrieben. As switching devices are to be used in photovoltaic systems to respond to an arc, is in I. Müller: "arc fault in the DC part of photovoltaic systems", Wissenschaftsverlag Ilmenau, 2002, ISBN: 3-936404-02-X (hereinafter Müller02) described. Dort werden ganze Strings geschaltet. There all the strings are connected. Außerdem wird in EP 1 709 504 B1 das in Müller02 beschriebene Verfahren an Solarquellen von Raumfahrzeugen eingesetzt. It is also used in EP 1709504 B1, the method described in Müller02 of solar sources of spacecraft.

Ein inhärent wirkendes Verfahren, das den Lichtbogen vermeiden kann, basiert auf dem Einsatz von Kondensatoren und ist in der WO 2004/010556 A3 beschrieben. An inherently acting method which can prevent the arc based on the use of capacitors and is described in WO 2004/010556 A3. Leider sind die dafür benötigten Kondensatoren aufgrund der hohen Temperaturen auf dem Dach bei Sonneneinstrahlung am Markt nicht mit einer ausreichenden Lebensdauer beschaffbar. Unfortunately, the needed capacitors because of the high temperatures on the roof in sunlight on the market not procured with a sufficient lifetime. Sie könnten aber entwickelt werden. But they could be developed.

Der Photovoltaik-Generator ist durch DC-Lasttrennschalter nach DIN VDE 0100-712, der üblicherweise nur am Wechselrichter vorhanden ist, abschaltbar. The photovoltaic generator is by DC load break switches to DIN VDE 0100-712, which is usually only available at the inverter, can be disabled. Die Module sind dann noch unter Spannung, so dass für in der Nähe der Anlage agierende Personen zB bei Montage oder Feuerwehr eine Gefährdung nicht ausgeschlossen werden kann. The modules are then still under tension, so that for operating in the vicinity of the plant people eg during maintenance or fire department a hazard can not be excluded.

Die US 2009/01 14263 A1 offenbart schaltbare Module, die den Modulkontakt zur restlichen Anlage mittels eines in Serie eingesetzten Schaltgerätes (Kontakt oder elektronisch) auftrennen. The US 2009/01 14263 A1 discloses switchable modules to remaining plant by means of a set in series switchgear unravel the module contact (contact or electronic). So etwas ist bei höheren Stringspannungen nicht einsetzbar, weil der erste öffnende Kontakt immer die gesamte Stringspannung (ULL - UMPP; Leerlaufspannung - Spannung im Punkt maximaler Leistung; siehe Ul-Kennlinie für Modul, Fig. 2) sieht, deshalb erheblich beansprucht wird und entsprechend bemessen sein muss. Something is at higher string tension can not be used because the first opening contact always the entire string voltage (ULL - VMPP; open circuit voltage - voltage at MPP;. See Ul-characteristic for module 2) provides, is therefore claimed significantly and accordingly must be dimensioned. Auch in der DE 10 2007 032 605 A1 mit den Familienmitgliedern WO 2009/006879 A2 und EP 2 168 173 A2 schlagen die Erfinder Lösungen zum Abschalten von Photovoltaik-Anlagen vor. Also in DE 10 2007 032 605 A1 with the family members WO 2009/006879 A2 and EP 2168173 A2, the inventors propose solutions for disconnecting of photovoltaic systems. Gemäß dieser Schrift ist die Photovoltaik-Anlage aus einzelnen Photovoltaik-Modulen aufgebaut, die gruppenweise in Serie (sog. "String") und mehrere Gruppen gegebenenfalls parallel geschaltet sind. According to this document, the photovoltaic system of individual photovoltaic modules is established, the groups in series (so-called. "String") and more groups are connected in parallel, where appropriate. Das in Fig. 4 der DE 10 2007 032 605 A1 dargestellte Photovoltaik-Modul weist eine Steuereinheit mit Verstärker und Empfänger auf, welche zur Schaltung eines Relais insbesondere des darin integrierten Schalters 24 dient. The FIG. 4 of DE 10 2007 032 605 A1 depicted photovoltaic module has a control unit with amplifiers and receivers, which is used for switching a relay especially of its integral switch 24. Durch Schließen des Schalters 24 kann ein interner Kurzschluss im Photovoltaik-Modul erzeugt werden, so dass ein Potentialausgleich zwischen den Anschlüssen des Photovoltaik-Moduls hergestellt wird. By closing the switch 24, an internal short circuit in the photovoltaic module can be generated so that a potential equalization is established between the terminals of the photovoltaic module. Dadurch wird erreicht, dass außen am Photovoltaik-Modul keine gefährdungsrelevante oder auch nur störende bzw. zu steuernde Spannung anliegt oder Strom [sie!] fließt. This ensures that the outside of the photovoltaic module is present no hazard relevant or even disruptive or to controlling voltage or current [sic] flows. Man kann so beispielsweise bei Berührung der äußeren Kontakte des Photovoltaik- Moduls keinen elektrischen Stromschlag mehr erhalten, weil dort keine hinreichende Potentialdifferenz mehr anliegt und das Photovoltaik-Modul intern kurzgeschlossen wurde. You can never grab electric shock more so, for example, when touching the outer contacts of the photovoltaic module, because there lies not a sufficient potential difference more and the photovoltaic module has been internally shorted. Bei allen Ausführungsformen kann das Steuersignal durch insbesondere Funk, Licht, elektrisch (allgemein elektromagnetisch) übermittelt oder intern mittels Sensoren etc. ausgelöst werden. In all embodiments, the control signal by radio in particular, light, electric (generally electromagnetic) received or initiated internally by means of sensors etc.. Durch Abtrennen des Wechselrichters wird zunächst der geschlossene Stromkreis unterbrochen und die einzelnen Module müssen weitaus weniger Stromfluss aushalten als bei einem geschlossenen Stromkreis. By separating the inverter the closed circuit is first interrupted and the individual modules must withstand far less current flow than in a closed circuit. Dadurch müssen die Module nicht exakt zur selben Zeit abgeschaltet werden, um diese nicht zu beschädigen. Thus, the modules must not be accurately cut off at the same time, to avoid damaging them.

Dieses Verfahren entspricht einem Spezialfall des in Müller02 beschriebenen Einsatzes von Schaltgeräten in unmittelbarer Nähe der Energiewandler, also der Solarmodule von Photovoltaik-Anlagen, ohne aber die Besonderheiten beim Einsatz in Teilstrings berücksichtigen. This process corresponds to a special case of the described in Müller02 use of switching devices in the immediate vicinity of the power converter, so the solar panels of photovoltaic systems, but without account of the features for use in the substring. Bei größeren Anlagen werden Module und/oder Schaltgeräte überbeansprucht oder weisen unpraktikable Bauformen und damit zu hohe Kosten auf. For larger plants, modules and / or switching devices are overused or have impractical designs and thus high costs. Aus Sicherheitserwägungen nachteilig sind die mangelnde Eigensicherheit und das durch Einbindung des Gleichstromhauptschalters aufwändige und fehleranfällige Schalterregime bis zum Erreichen eines sicheren Zustandes. adversely For security reasons, the lack of intrinsic safety and the consuming and error by integrating the DC main switch switches regime until a safe condition.

Üblicherweise weisen die Modulanschlussdosen ein Einzelvolumen auf, in das alle Kontaktstellen auf einer gemeinsamen Klemmleiste eingebettet sind. Typically, the junction boxes on a single volume, in which all the contact points are embedded on a common terminal block.

Solarkabel bestehen nur aus einer Einzelader. Solar cables consist of only a single core.

Üblicherweise sind die Solarzellen in EVA (Ethylenvienylacetat) eingebettet. Usually, the solar cells in EVA (Ethylenvienylacetat) are embedded. Die Rückwand besteht aus einem mehr oder weniger brennbaren Kunststoff. The rear wall consists of a more or less combustible plastic.

Es ist Aufgabe der Erfindung sichere Solarmodule, Modulschalter, sichere Solarkabel, sichere Sammelschienen und sichere Steckverbinder anzugeben. The object of the invention safe solar modules, module switch, safe solar cables provide secure busbars and secure connector.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is achieved by the teaching of the independent claims.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Preferred embodiments of the invention are subject of the subclaims. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be explained referring to the appended drawings. Dabei zeigen: They show:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Solarmodul; FIG. 1 shows an inventive solar module;

Fig. 2 die Kennlinien einer Einzelstringanordnung und unterschiedlich langer Lichtbögen; Figure 2 shows the characteristics of a single string arrangement and different lengths arcs. Fig. 3 die Kennlinien eines Strings einer Multistringanordnung und unterschiedlich langer Lichtbögen; Figure 3 shows the characteristics of a string of multi-string arrangement and different lengths arcs.

Fig. 4 und 5 erfindungsgemäße Solarmodule; FIGS. 4 and 5 solar modules according to the invention;

Fig. 6 und 7 den Aufbau von erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlagen; Figures 6 and 7 the construction of photovoltaic systems according to the invention.

Fig. 8 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage in Fischernetz- Topologie; 8 shows the construction of a photovoltaic system according to the invention in Fischernetz- topology.

Fig. 9 einen allgemeinen, erfindungsgemäßen Modulschalter; FIG. 9 is a general, inventive module switches; Fig. 10 bis 14 verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Modulschalters, bei dem die galvanische Trennung und das Kurzschließen der Solarmodule durch Relais erfolgt; Fig. 10 to 14, various embodiments of a modular switch according to the invention, wherein the electrical isolation and the short-circuiting of the solar modules is carried out by relay;

Fig. 15 bis 18 verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Modulschalters, bei dem das Kurzschließen der Solarmodule durch einen npn- Figs. 15 to 18 different embodiments of a switch module according to the invention, in which the short-circuiting of the solar modules by an npn

Transistor erfolgt; Transistor done;

Fig. 19 bis 22 verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Modulschalters, bei dem das Kurzschließen der Solarmodule durch einen PMOS erfolgt; Figure 19 to 22, various embodiments of a switch module according to the invention, in which the short-circuiting of the solar modules is provided by a PMOS. Figur 23 eine Topologie, bei der zwei gegenphasige Steuersignale verwendet werden; Figure 23 is a topology in which two anti-phase control signals are used;

Fig. 24 und 25 Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Modulschalters für 2 gegenphasige Steuersignale; Fig. 24 and 25 embodiments of an inventive switch module for two anti-phase control signals;

Fig. 26 und 27 erfindungsgemäße Solarkabel; Fig. 26 and 27 solar cables invention; Fig. 28 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Solarmodul; Figure 28 is a cross section of an inventive solar module.

Fig. 29 ein Schaltbild einer herkömmlichen Photovoltaik-Anlage; FIG. 29 is a diagram of a conventional photovoltaic system;

Fig. 30 ein Solarmodul mit mehreren Teilstrings; 30 is a solar module with multiple strings. und and

Fig. 31 ein Schaltzeichen eines Solarmoduls. FIG. 31 is a circuit symbol of a solar module.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Solarmodul 24, das aus einem Solarzellenarray 22 und einer Modulanschlussdose 27 besteht. Figure 1 shows an inventive solar module 24 which consists of a solar cell array 22 and a module socket 27th Das Solarzellenarray 22 umfasst die Solarzellen 21 , die in einem eindimensionalen Feld von mehreren Teilstrings 25 zusammengeschaltet sind. The solar cell array 22 includes the solar cells 21, which are interconnected in a one-dimensional array of a plurality of substrings 25th Jeder Teilstring 25 besteht aus einer Serienschaltung mehrerer Solarzellen 21 . Each substring 25 consists of a series connection of several solar cells 21st Jeder Teilstring 25 weist einen Plusanschluss 30 und einen Minusanschluss 31 auf. Each substring 25 has a positive terminal 30 and a negative terminal 31st Der Plusanschluss 30 ist gleichzeitig der Anodenanschluss der in Figur 1 zu oberst dargestellten Solarzelle des entsprechenden Teilstrings. The positive terminal 30 is also the anode terminal of the solar cell of the corresponding substring shown in Figure 1 at the top. Der Minusanschluss 31 ist der Katodenanschluss der in Figur 1 zu unterst dargestellten Solarzelle des entsprechenden Teilstrings. The negative terminal 31 is the cathode terminal of the solar cell of the corresponding substring to bottom in Figure 1 shown. Darüber hinaus kann jeder Teilstring 25 eine oder mehrere Anzapfungen 32 aufweisen, die den Teilstring 25 in Teilstringabschnitte unterteilen. In addition, any substring 25, one or more taps have 32, which divide the substring 25 in substring sections. Jeder Teilstringabschnitt in einem Solarzellenarray 22 enthält in einer Ausführungsform die gleiche Anzahl von Solarzellen 21 . Each partial string portion in a solar cell array 22 in one embodiment includes the same number of solar cells 21st Zu jedem Teilstringabschnitt ist eine Bypass-Diode 28 antiparallel geschaltet. Each substring section a bypass diode 28 is connected antiparallel. Darüber hinaus ist zu jedem Teilstringabschnitt ein Schaltelement 23 parallel geschaltet, das den Teilstringabschnitt kurzschließt, wenn das Schaltelement nicht durch ein Steuerelement 29 für den normalen Betrieb geöffnet wird. In addition, for each partial string section, a switching element 23 connected in parallel, which short-circuits the partial string portion when the switching element is not opened by a control element 29 for the normal operation. Die Schaltelemente 23 können also als "normalerweise geschlossen" bezeichnet werden. The switching elements 23 may thus be referred to as "normally closed". Im Folgenden wird der offene hochohmige Zustand des Schaltelements 23 als Betriebszustand und der geschlossene Zustand als Grundzustand bezeichnet. Hereinafter, the open high-impedance state of the switching element 23 is referred to as the operating state and the closed state as a ground state.

In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind alle Bypass-Dioden 28, alle Schaltelemente 23 sowie das Steuerelement 29 in der Modulanschlussdose 27 untergebracht. In the embodiment illustrated in Figure 1, all bypass diodes 28, all the switching elements 23 and the control 29 are housed in the module junction box 27th Hierdurch können existierende Solarmodule zumindest teilweise nachgerüstet werden. This allows existing solar modules are at least partially retrofitted. Hierzu ist es erforderlich, dass die Kontakte zwischen den Solarzellenarray 22 und der Modulanschlussdose 27 leicht trennbar, also beispielsweise steckbar über mehrere Stecker und entsprechende Buchsen realisiert sind, die miteinander mechanisch im Solarzellenarray und in der Modulanschlussdose verbunden sind. This requires that the contacts between the solar cell array 22 and the module junction box 27 are realized easily separable, ie for example pluggable via several connectors and corresponding sockets, which are connected together mechanically in the solar cell array and in the module junction box. Andererseits erfordert dies, dass nicht nur die Plusanschlüsse 30 und die Minusanschlüsse 31 zur Modulanschlussdose 27 geführt werden müssen, was sowieso erforderlich ist, sondern auch alle Anzapfungen 32. On the other hand, this requires not only the positive terminals 30 and negative terminals 31 to module junction box 27 to be performed, which is required anyway, but all taps 32nd

Um eine bessere Wärmeableitung von den Bypass-Dioden 28 und den Schaltelementen 23 zu gewährleisten und auch um die Kabelführung im Solarmodul 24 zu vereinfachen, können in einer anderen Ausführungsform die Bypass-Dioden 28 und das Schaltelement 23 verteilt über das Solarmodul montiert sein. To get a better heat dissipation from the bypass diodes to ensure 28 and the switching elements 23 and also to simplify the wiring in the solar module 24, the bypass diodes 28 and the switching element 23 may be distributed mounted on the solar module in a different embodiment. In dieser Ausführungsform können die Verbindungen zwischen dem Solarzellenarray 22 und der Modulanschlussdose 27 fest verdrahtet sein, was billiger und zuverlässiger sein dürfte. In this embodiment, the connections between the solar cell array 22 and the module junction box 27 may be hardwired, which might be cheaper and more reliable.

In der Modulanschlussdose 27 sind ferner Seriendioden 26 untergebracht, wobei eine Seriendiode 26 in Serie zu jedem Teilstring 25 geschaltet ist. In the module socket 27 series diodes are also placed 26 with a series diode 26 is connected in series with each substring 25th Die Seriendioden 26 sind bei einer in Fig. 8 dargestellten Fischernetz-Topologie vorteilhaft und verhindern Defekte in Solarmodulen beim Abschalten. The series diodes 26 are advantageous in a in Fig. 8 shown fishing net topology and prevent defects in solar modules at shutdown. Letzteres wird genauer im Zusammenhang mit Fig. 7 erläutert. The latter is explained in more detail in connection with Fig. 7. An der Modulanschlussdose ist ein Plussolarkabel 33 und ein Minussolarkabel 34 angeschlossen. At the module junction box a plus solar cable 33 and a minus Solar cable 34 is connected. Auch die Verbindung zwischen den Solarkabeln 33 und 34 und der Modulanschlussdose 27 kann entweder fest oder lösbar sein. The connection between the solar cables 33 and 34 and the module junction box 27 may be either fixed or detachable. Im Fall einer lösbaren Verbindung kann jedes Solarmodul 24 mit zwei vormontierten Solarkabeln 33 und 34 geliefert werden. In the case of a detachable connection, each module can be 24 supplied with two preassembled solar cables. 33 and 34 Jedes der Solarkabel 33 und 34 weist für jeden Teilstring 25 einen elektrischen Leiter 36 auf, der mit dem entsprechenden Teilstring 25 elektrisch verbunden ist. Each of the solar cables 33 and 34 has for each sub-string 25 on an electrical conductor 36 which is electrically connected to the corresponding partial string 25th Jedes Solarkabel 33 und 34 weist an dem losen Ende, an dem es nicht mit der Modulanschlussdose 27 verbunden ist, eine Kontaktstelle auf, so dass das lose Ende eines Plussolarkabels 33 mit dem losen Ende eines Minussolarkabels 35 eines anderen Solarmoduls oder der Plus-Sammelschiene verbunden werden kann. Each solar cables 33 and 34 has, at the free end at which it is not connected to the module junction box 27, a contact point, so that the loose end of a Plus Solar cable 33 connected to the loose end of a Minus Solar cable 35 of another solar module or the plus busbar can be. Kontakt oder Kontaktstelle wird in diesem Dokument als Oberbegriff für Stecker und Buchse verwendet. Contact or contact point is used in this document as a generic term for male and female.

Wie man aus Figuren 29, 6, 7 und 8 erkennt, sind die Solarmodule 4 in Serie geschaltet und bilden so Strings 5. Dies erfolgt in herkömmlicher Weise, so dass bei der Montage eines Solarkabels das neu zu montierende Solarmodul mit einem Solarkabel des zuvor montierten Solarmoduls verbunden wird. As seen from Figures 29, 6, 7 and 8, the solar modules 4 are connected in series to form strings 5. This is done in a conventional manner, so that during the assembly of a solar cable mounted the new-to-install solar module with a solar cables of the previously is the solar module connected. Die erfindungsgemäßen Solarmodule 24 können also in vorteilhafter Weise genauso wie die herkömmlichen Solarmodule 4 montiert werden. The solar modules according to the invention 24 can therefore be mounted in an advantageous manner as is the conventional solar modules. 4 Aus Gründen der besseren Wärmeableitung von den Schaltelementen und/oder Stringdioden und der besseren thermischen Stabilität ist es vorteilhaft, die Modulanschlussdosen 27 aus Metall, insbesondere Aluminium herauszustellen. For reasons of better heat dissipation from the switching elements and / or diode string and better thermal stability, it is advantageous for the junction boxes 27 expose from metal, in particular aluminum.

Wichtig für einen Aspekt der Erfindung ist, dass alle Teilstrings 25 eines Solarmoduls gegeneinander elektrisch isoliert, also galvanisch getrennt sind. It is important for an aspect of the invention that all substring 25 of a solar module insulated from each other, are thus galvanically isolated. Sogar nach der Montage aller erfindungsgemäßen Solarmodule 24 eines Photovoltaik-Generators 2 sind in einer Ausführungsform der Erfindung die Teilstrings 25 lediglich auf den Sammelschienen 8 und 9 parallel verbunden. Even after assembly of all the solar modules according to the invention 24 a photovoltaic generator 2, the substrings are only 25 connected in parallel to the bus bars 8 and 9, in one embodiment of the invention.

Bypass-Dioden 18 sind auf Solarmodulebene bekannt, wie in Figur 25 dargestellt. Bypass diodes 18 are well known in the solar module level, as shown in FIG 25th Das Vorsehen einer Bypass-Diode 28 für jeden Teilstringabschnitt ergibt günstigeres Verhalten bei Teil-Verschattung des Moduls, weil nur die tatsächlich (teilweise) verschatten Teilstringsabschnitte ausfallen und nicht mehr das gesamte Modul. The provision of a bypass diode 28 for each substring section gives favorable behavior in partial shading of the module, because only the actual (partial) shade fail substring sections and not the whole module. Insofern ist die Aufteilung eines Moduls in Teilstrings oder Teilstringabschnitte die Voraussetzung für eine bessere Leistung bei Teil-Verschattung. In this respect the division of a module in substring or substring sections is a prerequisite for better performance with partial shading. Als Bypass-Dioden 28 und/oder Seriendioden 26 können in vorteilhafter Weise Schottky-Dioden aufgrund der geringeren Durchlassspannung eingesetzt werden. As bypass diodes 28 and / or series diodes 26, Schottky diodes can be used due to the lower forward voltage in an advantageous manner. Die geringere Durchlassspannung verringert die Anforderungen an die Wärmeableitung und erhöht gleichzeitig den Wirkungsgrad. The lower forward voltage reduces the requirements for heat dissipation and simultaneously increases the efficiency.

Ziel der Aufteilung in Teilstrings ist die Reduktion der Ströme in den stromführenden Leitern und vorgesehenen und nicht vorgesehenen Kontaktstellen. The aim of the division into sub-strings is the reduction of the currents in the live conductors and provided and not provided contact points. Vorgesehene Kontaktstellen können beispielsweise Steckverbinder sein. Intended contact points may be, for example connectors. Nicht vorgesehene Kontaktstellen sind Fehlerstellen, also beispielsweise schlechte, korrodierte Kontakte oder Leitungsbrüche. Unforeseen contact point defects, ie for example poor, corroded contacts and cable breaks. Wie aus Müller02 bekannt ist, verschlechtern sich die Existenzbedingungen für einen Lichtbogen, wenn der Strom in einem String oder Teilstring sinkt. As is known from Müller02, the existence of conditions for an arc deteriorate when the current drops in a string or substring. Bei einem Strom <2 A brennt der Lichtbogen bereits deutlich instabiler als bei 5 A oder 8 A, unterhalb von 0,5 A kann er nicht mehr existieren, weil die erzeugte Menge von Ladungsträgern nicht mehr zur Aufrechterhaltung einer Bogenentladung ausreicht. At a current <2 A of the arc is already significantly less stable than at 5 A or 8 A, below 0.5 A it can no longer exist, because the amount of charge carriers generated is no longer sufficient to maintain the arc. Zweckmäßigerweise wählt man einen Teilstringstrom <1 A als Kompromiss zwischen Verschlechterung der Existenzbedingungen und Kosten. Appropriately, choose a substring current <1 A as a compromise between deterioration of living conditions and costs.

Gegenüber der Einzelstring-Anordnung sind bei der Multi-String-Anordnung mit gleicher Nennleistung, wenn überhaupt, nur noch wesentlich kleinere Lichtbogenlängen mit wesentlich kleinerer Leistung über der Fehlerstelle möglich. Compared to the single string arrangement only much smaller arc lengths with a much smaller capacity than the fault location are in the multi-string arrangement with the same nominal power, if at all possible.

Als zusätzliche Maßnahme gegen Querfehler ist in Fig. 1 jeder Kontakt zu einer Ader des Plus- und Minussolarkabels in einer eigenen Kammer 38 untergebracht. As an additional measure against cross fault any contact with a vein of the plus and minus Solar cable in a separate chamber 38 is housed in FIG. 1. So ist eine hinreichende Isolierung der Kontakte eher gegeben, auch wenn die Kabelisolierung brüchig wird oder sich Kontaktstellen lösen. So a sufficient insulation of the contacts is more the case even if the cable insulation becomes brittle or loose contact points.

Am Beispiel von Figuren 2 und 3 ist das Wirkprinzip für eine Aufsplittung auf 8 Teilstrings mit insgesamt gleicher Leistung und identischer Nennspannung verdeutlicht. Using the example of Figures 2 and 3, the operating principle of a splitting to 8 substring with the same total power and identical rated voltage is indicated. In den Figuren 2 und 3 ist nach oben die String- beziehungsweise Teilstringspannung und nach rechts der String- beziehungsweise Teilstringstrom eingezeichnet. In the figures 2 and 3 of the string or partial string current is drawn up the string or partial string tension and to the right. In den Figuren 2 und 3 sind drei Kennlinien 42, 43 und 44 von Lichtbögen für unterschiedliche Bogenlängen , l 2 beziehungsweise l 3 eingetragen. In the figures 2 and 3, three curves 42, 43 and 44 arcs for different arc lengths, l 2 and l are registered. 3 In Figur 2 ist ferner eine Kennlinie 41 eines herkömmlichen Solarmoduls mit einem Einzelstring und etwa 5 A Strom beim Punkt maximaler Leistung 45 eingetragen, bei dem das Solarmodul normalerweise betrieben wird, was etwa 8 A Kurzschlussstrom l k entspricht. 2 shows a curve 41 of a conventional solar module with a single string and about 5 A current at the maximum power point is also registered 45 in which the solar module is normally operated, which is about 8 A short-circuit current l k. Aus Figur 2 kann man ablesen, dass ein Lichtbogen der Länge mit einem stabilen Arbeitspunkt 46 existieren kann. can be read from Figure 2 that an arc length may exist with a stable operating 46th Da auch die Kennlinien 43 und 44 die Kennlinien 41 schneiden, können auch Lichtbögen mit einer größeren Länge l 2 oder l 3 existieren. Since the characteristic curves 43 and 44 intersect the characteristic lines 41, also arcs with a greater length l 2 or l 3 may exist. In Figur 3 ist die Kennlinie 51 für einen Teilstring eingezeichnet, der lediglich ein Achtel des Stroms des Einzelstrings liefert, dessen Kennlinie 41 in Figur 2 dargestellt ist. 3 shows the characteristic curve 51 is located for a substring that provides only one-eighth of the current of individual strings, whose characteristic 41 shown in FIG. 2 Der Punkt maximaler Leistung 55 liegt bei der gleichen Spannung U M pp wie der Punkt 45, aber nur bei einem Achtel des Stroms. The maximum power point 55 lies at the same voltage as the point U M pp 45, but only at one-eighth of the current. Der Kurzschlussstrom des Teilstrings in Figur 3 beträgt etwa 1A. The short circuit current of the substring in Figure 3 is about 1A. Ein Lichtbogen der Länge kann nur in dem kleinen Bereich oberhalb des Punkts 56 existieren. An arc length can exist only in the small area above the point 56th Lichtbögen der Längen l 2 und l 3 können mangels eines Schnittpunkts der Kennlinien 43 und 44 mit der Kennlinie 51 nicht existieren. Arcs of lengths l 2 and l 3 can not exist for lack of an intersection of the characteristic curves 43 and 44 with the characteristic 51st Würde man die Anzahl der Teilstrings von 8 auf 9 erhöhen und damit den Strom um weitere etwa 1 1 % absenken, wären auch keine Lichtbögen der Länge mehr möglich. If you were the number of substring increase of 8 to 9 and thus lower the power by another about 1 1%, no arcs of length would be more possible. Gegenüber der herkömmlichen Einzelstring-Anordnung in Figur 2 sind bei den Multi- String-Anordnungen, wenn überhaupt, nur noch wesentlich kleinere Lichtbogenlängen mit wesentlich kleinerer Leistung über der Fehlerstelle möglich. Compared to conventional single string arrangement in Figure 2, only much smaller arc lengths with a much smaller capacity than the fault location are in the multi- string arrangements, if at all possible.

Figur 4 zeigt ein Solarmodul 64, das dem in Figur 1 dargestellten Solarmodul 24 ähnlich ist. Figure 4 shows a solar module 64, which is similar to the solar module 24 shown in FIG. 1 Im Wesentlichen wurden die Teilstrings 25, die in Figur 1 durch die in Serie geschaltete Solarzellen 21 dargestellt sind, durch Schaltzeichen für Solarmodule 65 ersetzt. Essentially, the substring 25 which are shown in Figure 1 by the series-connected solar cells 21 have been replaced with symbols for solar modules 65th Jeder Teilstring 65 kann insgesamt über ein Schaltelement 63 kurz geschlossen werden, da er nur aus einem Abschnitt besteht. Each substring 65 can be short-circuited a total of a switching element 63, as it consists of only one section. Die Schaltelemente 63 werden von einem Steuerelement 29 gesteuert. The switching elements 63 are controlled by a control 29th Auch die Seriendioden 26 sind explizit dargestellt. The series diodes 26 are explicitly shown. Bypassdioden können Teil der Teilstrings 65 sein. Bypass diodes may be part of the substring 65th Alle Anschlüsse zu einem Plussolarkabel und alle Anschlüsse zu einem Minussolarkabel sind in 2 getrennten Kammern 69 bzw. 68 untergebracht. All connections to an increase solar cable and all connections to a minus solar cables are housed in 2 separate compartments 69 and 68th

Figur 5 zeigt ein neues Schaltzeichen für ein erfindungsgemäßes Solarmodul 74. Das Solarmodul enthält H Teilstrings 75, die unter Kontrolle des Steuerelements 29 kurz geschlossen werden können. Figure 5 shows a new circuit symbol of an inventive solar module 74. The solar module contains H substring 75, which can be short-circuited under control of the control 29th Dabei ist nicht spezifiziert, ob wie in Figur 1 einzelne Teilstringabschnitte durch Schaltelemente 23 kurz geschlossen werden können oder ob wie in Figur 4 jeder Teilstring durch ein entsprechendes Schaltelement 63 kurz geschlossen werden kann. It is not specified whether individual substring sections may be short-circuited by switching elements 23 as shown in Figure 1, or if any substring can be short-circuited by a corresponding switching element 63 in FIG. 4

Figur 6 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage 81 mit einem erfindungsgemäßen Photovoltaik-Generator 82 und einem Wechselrichter 3. Im Unterschied zu einem herkömmlichen Photovoltaik-Generator 82 ist für jeden Teilstring eine Seriendiode 86 sowie eine Sicherung 87 vorgesehen. Figure 6 shows the construction of a photovoltaic system according to the invention 81 with an inventive photovoltaic generator 82 and an inverter 3. In contrast to a conventional photovoltaic generator 82 a series diode 86 and a fuse 87 is provided for each substring. Die einzelnen Teilstrings werden erst auf den Sammelschienen 8 und 9 elektrisch verbunden. The individual strings are electrically connected only to the busbars. 8 and 9

Die in Figur 6 dargestellten erfindungsgemäßen Solarmodule 84 weisen weder Schaltelemente zum Kurzschließen der Teilstrings oder Teilstringabschnitte noch ein Steuerelement auf. The solar modules according to the invention shown in Figure 6 84 have neither switching elements for short-circuiting the substring or substring sections still a control. Zur einfachen Montage sollten die Sammelschienen 8 und 9 mit mehrpoligen Kontaktstellen 88, 89 für mehrpolige Solarkabel ausgerüstet sein. For easy mounting the busbars should be 8 and 9 equipped with multipolar contact points 88, 89 for multipole solar cables.

Figur 7 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage 91 mit einem erfindungsgemäßen Photovoltaik-Generator 92 und einem Wechselrichter 3. Im Unterschied zu den in Figur 6 dargestellten Solarmodulen weisen die Solarmodule 94 in Figur 7 Schaltelemente und je ein Steuerelement 29 auf. Figure 7 shows the construction of a photovoltaic system according to the invention 91 with an inventive photovoltaic generator 92 and an inverter 3. In contrast to the solar modules shown in Figure 6, the solar modules 94 in Figure 7 switching elements and one control 29. Alle Steuereingänge der Steuerelemente 29 sind in Serie geschaltet. All the control inputs of the control elements 29 are connected in series. Darüber hinaus ist ein oder mehrere Notschalter 95 und eine Steuersignalquelle 96 vorgesehen, die im normalen Betrieb die Steuerelemente 29 mit elektrischer Energie versorgen, so dass die einzelnen Teilstrings oder Teilstringabschnitte der Solarmodule nicht kurz geschlossen werden. In addition, one or more emergency switch 95 and a control signal source 96 is provided, which supply electrical power during normal operation, the control 29, so that the individual substring or substring portions of the solar modules are not shorted. Bei einem Brand kann die Feuerwehr den Notschalter 95 öffnen oder eine Verbindung 97 trennen, wodurch die Teilstrings oder Teilstringabschnitte kurz geschlossen werden, so dass ein gefahrloser Löscheinsatz möglich wird. In case of fire, the fire department can open the emergency switch 95 and disconnecting 97, whereby the substring or substring portions are short-circuited, so that safe Löscheinsatz is possible. Der oder die Notschalter kann beziehungsweise können auch als Thermosicherung beziehungsweise Thermosicherungen ausgeführt sein, so dass die Solaranlage bei einer zu hohen Temperatur an einem Ort automatisch abgeschaltet wird. The emergency switch or the can, or can be designed as a thermal fuse or thermal fuses, so that the solar system is switched off at too high a temperature in a place automatically. Die Steuersignalquelle 96 wird sinnvollerweise als Stromquelle ausgeführt, um Photovoltaik-Generatoren 92 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Solarmodulen 94 steuern zu können. The control signal source 96 is usefully designed as a power source in order to manage photovoltaic generators 92 with a different number of solar modules 94 can.

Zur einfachen Montage sollten auch hier die Sammelschienen 8 und 9 mit Steckverbindern für mehrpolige Solarkabel ausgerüstet sein. For easy installation even here the busbars should be 8 and 9 equipped with connectors for multi-pole solar cable. Die Verkabelung in den Steckverbindern und zwischen den Sammelschienen ist aber etwas komplizierter als in Figur 6, weil ja alle Steuerelemente 29 in Serie geschaltet werden sollen und damit auch elektrische Verbindungen 97 zwischen den an den Sammelschienen 8 und 9 angebrachten Steckverbindern nötig sind. The wiring in the connectors and between the busbars is somewhat more complicated than in Figure 6, because they're all controls to be 29 connected in series and thus also electrical connections 97 are needed between the mounted on the busbars 8 and 9 connectors.

In einer anderen Ausführungsform können auch nur die Steuerelemente 29 eines Strings zu einem Steuerelementstring in Serie zusammengeschaltet werden. In another embodiment, only the controls 29 of a string can be connected to a control element string in series. Alle Steuerelementstrings werden dann parallel geschaltet. All control strings are then connected in parallel. In diesem Fall kann die Steuersignalquelle bei vorgegebener Anzahl von in Serie geschalteten Solarmodulen auch als Spannungsquelle ausgeführt sein oder man kann die von der Steuersignalquelle gelieferte Spannung schrittweise an die Anzahl der Solarmodule in einem String anpassen. In this case, the control signal source may be carried out at a predetermined number of series-connected solar modules as well as a voltage source or one can adjust the voltage supplied by the source control signal gradually to the number of panels in a string. Falls die Steuersignalquelle als Stromquelle arbeitet, kann man in dieser Ausführungsform auch die Höhe des Steuerstroms schrittweise an die Anzahl der Strings anpassen. If the control signal source operates as a current source, one may adjust in this embodiment, the height of the control current progressively the number of strings.

Die Steuersignalquelle kann ihre Energie einerseits über die Leitungen 99 aus dem Stromnetz und damit auch aus dem Wechselrichter 3 beziehen. The control signal sources on the one hand reflect on the lines 99 from the power grid and thus also from the inverter 3 their energy. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuersignalquelle 96 auch mit dem DC-Leistungskreis der Photovoltaik-Anlage 91 , also mit den Sammelschienen 8 und 9 über die Leitungen 98 verbunden sein. Additionally or alternatively, the control signal source 96 with the DC power circuit for the photovoltaic system 91, ie to the busbars 8 and 9 may be connected via lines 98th Wenn die Leitungen 99 fehlen, ergibt sich das Problem, dass die Solarmodule auch am Tag eine zu geringe Spannung liefern, wenn sich die Schaltausgänge 1 16 der Modulschalter im niederohmigen Zustand befinden, wenn sich also die Photovoltaik-Anlage 91 im Grundzustand befindet. If the lines 99 are missing, there is the problem that the solar panels during the day provide an excessively low voltage when the switching outputs 1 16 the mode switch in the low-resistance state are, ie when the photovoltaic system 91 is in the ground state. Wenn man andererseits durch sinnvolle Auslegung der Schaltausgänge dafür sorgt, dass trotz Grundzustand an den Sammelschienen eine für Personen ungefährliche Spannung im Bereich von etwa 10 V anliegt, kann man beispielsweise durch einen DC-DC-Wandler mit weiteren Eingangsspannungsbereich aus dieser Restspannung ein ausreichend starkes Steuersignal erzeugen, so dass man durch Schließen des oder aller Notschalter 95 die Photovoltaik-Anlage 91 in dem Betriebszustand versetzen kann. If on the other hand through meaningful interpretation of the switching outputs ensures that despite the ground state to the busbars is safe for people power in the range of about 10 V is applied, one can, for example, by a DC-DC converter with further input voltage range of this residual voltage a sufficiently strong control signal produce, so actually the photovoltaic system 91 can move in the operating state by closing or all Notschalter 95th Durch die Restspannung im Grundzustand wird die Photovoltaik-Anlage 91 autark. By the residual stress in the ground state, the photovoltaic system 91 is self-sufficient.

Der Notschalter 95 kann auch die Steuersignalquelle 96 eingebaut sein. The emergency switch 95 may be incorporated 96 and the control signal source. Die Steuersignalquelle 96 kann eventuell zusammen mit einem Notschalter 95 auch in den Wechselrichter 3 oder einen Laderegler eingebaut sein. The control signal source 96 may possibly also be built into the inverter 3 or a charge controller with an emergency switch 95th Letztere Integration ist auch deshalb vorteilhaft, weil der Wechselrichter 3 oder der Laderegler den Photovoltaik- Generator 92 auch dann abschalten können, wenn ein Defekt im Wechselrichter 3 oder Laderegler vorliegt oder diese Geräte überhitzen. The latter integration is also advantageous because the inverter 3 or the charge controllers can also photovoltaic off generator 92 when a defect in the inverter 3 or charge controller is present or overheat these devices.

Damit eine hohe Sicherheit der Photovoltaik-Anlage erreicht wird ist es notwendig, dass jeder String der Photovoltaik-Anlage unabhängig vom Zustand der anderen Strings geschaltet werden kann. This ensures high security of the photovoltaic system is achieved, it is necessary that each string of the photovoltaic system can be switched independently of the state of the other strings. Ferner ist es wichtig, dass bei Schalthandlungen die Photovoltaik-Anlage nicht beschädigt wird. It is also important that during switching operations, the photovoltaic system is not damaged. Zur Erreichung dieser Ziele dienen die Seriendioden 86 und 26. To achieve these objectives, the series diodes serve 86 and 26th

Zur Begründung der Notwendigkeit der Seriendioden 86 und 26 nimmt man an, dass die Seriendioden 86 und 26 nicht Bestandteil der Photovoltaik-Anlage sind. To justify the need for the series diodes 86 and 26, it is believed that the series diodes 86 and 26 are not part of the photovoltaic system. Weil wegen Bauelementetoleranzen und Signal-Laufzeitunterschieden in der Photovoltaik-Anlage praktisch nie alle Teilstrings eines Strings A gleichzeitig ausgeschaltet werden können, ist davon auszugehen, dass ein Teilstring eines Strings A der zuletzt geschaltete sein wird. Because almost never all substrings of a string A can be switched at the same time because of component tolerances and signal-delay differences in the photovoltaic system, it can be assumed that a part of a string of A will be connected last. In diesem Fall steht über dem zuletzt geschalteten Teilstring die Spannung zwischen den Sammelschienen der Photovoltaik-Anlage, die mehrere Hundert Volt betragen kann. In this case is about the last-connected substring the tension between the busbars of the photovoltaic system, which may be several hundred volts.

Dieselbe Ereigniskette ergibt sich durch den praktisch in jedem Wechselrichter vorhandenen Pufferkondensator am Gleichspannungseingang auch für den zuletzt ausgeschalteten String. The same chain of events resulting from the practice existing in each inverter buffer capacitor on the DC input for the last off string.

Bei den Spannungen zwischen den Sammelschienen gängiger Photovoltaik-Anlage im Bereich von 100 bis 900 Volt wird je nach Zellenanzahl der geschalteten Teilstrings die zulässige Sperrspannung der einzelnen Solarzellen, die im Bereich um die 15V liegt, überschritten. The tensions between the busbars common photovoltaic system in the range from 100 to 900 volts, depending on the cell number of ads substring the permissible reverse voltage of individual solar cells, which is in the area around the 15V, exceeded. Dann kommt es zu einer irreversiblen Schädigung der pn-Übergänge der betroffenen Solarzellen und infolgedessen zu Folgefehlern. Then there is irreversible damage to the pn junctions of the affected cells and consequently to errors. Unter ungünstigen Umständen werden diese nicht sofort bemerkt. Under unfavorable circumstances, this will be noticed immediately. So können dadurch neben einer Ertragsminderung auch lokale thermische Überhitzungen entstehen. So it could result in addition to a reduction in yield also local thermal overheating.

Durch die Seriendioden 86 wird eine Polung in Sperrrichtung und damit das Fließen eines nennenswerten Sperrstroms und eine Schädigung der nicht kurzgeschlossenen Teilstringabschnitte verhindert. Through the series diodes 86 a polarity in the reverse direction and thus the flow of a significant reverse current and damage to the non-shorted substring portions is prevented. Wie bereits in den Figuren 1 und 4 dargestellt wurde, können auch mehrere Seriendioden 26 in einem String, nämlich für jeden String in jedem Solarmodul 24, 64 und 74 eine, eingesetzt werden. As has been shown in the figures 1 and 4, a plurality of series diodes 26, in a string, namely, for each string in each solar module 24, 64 and 74 are a used. Dies hat den Vorteil, dass die Gesamtsperrspannung der Seriendioden 26 mit der Spannung zwischen den Sammelschienen skaliert, weil die Anzahl der in Serie geschalteten Solarmodule sowohl proportional zu der Gesamtsperrspannung als auch zu der Spannung zwischen den Sammelschienen ist. This has the advantage that the total reverse voltage of the series diodes 26 scales with the voltage between the bus bars, because the number of series-connected solar modules is both proportional to the total reverse voltage and to the voltage between the bus bars. Es sei bemerkt, dass die Seriendioden 26 nicht durch die Schaltelemente 23 oder 63 kurz geschlossen werden. It should be noted that the series diodes 26 is not short-circuited by the switching elements 23 or 63rd Wie in Figur 9 beispielhaft gezeigt, können die Seriendioden 126 auch in die Modulschalter 1 10, 120, 140, 150, 170, 180, 190, 210, 230, 250, 270, 280, 320 und 340 eingebaut werden. As exemplified in Figure 9, the series diodes can be 126 installed in the module switches 1 10, 120, 140, 150, 170, 180, 190, 210, 230, 250, 270, 280, 320 and 340th Figur 8 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage 101 mit einem erfindungsgemäßen Photovoltaik-Generator 102 in Fischernetz-Topologie und einem Wechselrichter 3. Im Unterschied zu der in Figur 6 dargestellten Topologie sind zusätzliche Sammelschienen 108 als Querverbindungen zwischen den einzelnen Teilstrings vorgesehen. Figure 8 shows the construction of a photovoltaic system 101 of the invention with an inventive photovoltaic generator 102 in fishing net topology and an inverter 3. In contrast to the topology shown in Figure 6 additional busbars 108 are provided as cross connections between the individual substrings. Damit kann erreicht werden, dass im gesamten Netzwerk kein Lichtbogen mehr brennt: Bei Begrenzung der Modulnennspannung auf Werte <15 V kann bei einem Querfehler über einem Modul kein stabiler Lichtbogen mehr existieren, ein Lichtbogen bei einem Längsfehler ist bereits bei Modulnennspannungen <55V ausgeschlossen, da bei diesem Fehler die Differenz zwischen Leerlaufspannung und Spannung für maximale Leistung die maximal verfügbare Spannung für den Lichtbogen darstellt. This can be achieved that the entire network will burn no more arc: When limiting the module rated voltage to values <15 V can no stable arc longer exist in a cross-fault on a module, an arc in a longitudinal error is excluded already at module rated voltages <55V because in this error, the difference between open-circuit voltage and voltage for maximum performance represents the maximum available voltage for the arc. Die Fischernetz-Topologie eignet sich auch für die bekannten Ausführungsformen von Solarmodulen. The fishing net topology is also suitable for the known embodiments of solar modules.

Figur 9 zeigt einen allgemeinen Modulschalter 1 10 mit einem Steuerelement 29 und einem Schaltelement 1 13. Der Modulschalter 1 10 ist ein Vierpol mit einem zweipoligen Steuereingang 1 1 1 und einem zweipoligen Schaltausgang 1 16, der parallel zu einem String oder Teilstring geschaltet ist, der durch das Schaltelement 1 13 kurz geschlossen werden kann. Figure 9 shows a general module switch 1 10 to a control element 29 and a switching element 1 13. The module switch 1 10 is a quadrupole with a two-pole control input 1 1 1 and a two-pole switching output 1 16 which is connected in parallel to a string or substring can be short-circuited by the switching element 1. 13 Der Modulschalter umfasst ferner eine Seriendiode 126, die in Serie zu dem Schaltausgang 1 16 und dem String 1 15 geschaltet ist. The module switches further comprises a series diode 126, which is connected in series with the switching output 1 16 and the string 1 15th Wie oben erläutert verhindert die Seriendiode das Fließen eines Sperrstroms oberhalb kritischer Werte durch den String 1 15. Das Steuerelement 29 umfasst einen Signalempfangskreis 1 12 und eine Treiberstufe 1 14, wobei der Signalempfangskreis 1 12 und die Treiberstufe 1 14 galvanisch getrennt gekoppelt sind. As explained above, the series diode prevents the flow of reverse current above critical values by the string 1 15. The control element 29 comprises a signal receiving circuit 1 12 and a driver stage 1 14, wherein the signal receiver circuit 1 12 and the driver stage are coupled to one 14 electrically isolated. Der Signalempfangskreis 1 12 ist mit dem Steuereingang 1 1 1 elektrisch verbunden. The signal receiving circuit 1 12 is electrically connected to the control input 1 1 1st Die Treiberstufe 1 14 ist mit dem Schaltelement 1 13 gekoppelt. The driver stage 1 14 is coupled to the switching element 1 thirteenth Bei den im Folgenden und in den Figuren 10-21 dargestellten Ausführungsformen eines Modulschalters wird nicht mehr zwischen Teilstring und String unterschieden, sondern String als Oberbegriff für String und Teilstring verwendet. In the embodiments of a module switch shown below and in Figures 10-21 is no longer a distinction between partial string and string, but string used as a generic term for string and substring.

Optional kann der Modulschalter 1 10 noch ein Anzeigeelement 1 17 enthalten, das in vorteilhafter Weise mit Solarenergie aus dem String versorgt wird. Optionally, the module switch 1 10 is still a display element 1 17 included which is supplied advantageously with solar energy from the string. Optional kann das Anzeigeelement 1 17 einen Anzeigeausgang 1 18 aufweisen, über den der Zustand des Schaltelements auf eine entfernte Anzeigeeinrichtung drahtgebunden oder drahtlos übertragen und dort angezeigt wird. Optionally, the display element 1 17 have a display output 1 18, is displayed on the state of the switching element wired to a remote display or transferred wirelessly and there. Die entfernte Anzeigeeinrichtung kann sich beispielsweise im Wechselrichter 3 befinden. The remote display can be found for example in the inverter. 3

1 ) Die galvanische Trennung kann realisiert sein: a) (elektro-) magnetisch durch einen Magnetkreis mit Kontakten, nämlich einem elektromechanischen Relais, vorzugsweise einem Reed-Relais oder einem Magnetkreis mit Hallelement oder b) optisch durch 1) The galvanic isolation can be implemented: a) (electro) magnetically by a magnetic circuit with contacts, namely an electro-mechanical relay, preferably a reed relay or a magnetic circuit with Hall element or b) optically

A) einen Optokoppler mit diskreten Bauelementen, nämlich i) einem Sender, der beispielsweise aus einer Glühlampe, Leuchtdiode (LED) oder Gasentladungslampe bestehen kann und einem Empfänger, der beispielsweise aus einem Fotothyristor, einem Fotowiderstand, einer Fotodiode oder einem A) may consist of an optocoupler with discrete components, namely i) a transmitter, for example, an incandescent lamp, light emitting diode (LED) or gas discharge lamp and a receiver, for example, of a photothyristor, a photoresistor, a photodiode or a

Fototransistor bestehen kann oder als integriertes Bauelement, das Sender und Empfänger enthält. Phototransistor may be composed or contain as an integrated component, the transmitter and receiver. C) induktiv durch einen Transformator, auch einen mehrphasigen Transformator oder induktiv gekoppelte Resonanzkreise, die letztlich auch einen Transformator darstellen; C) inductively by a transformer, also a multi-phase transformer or inductively coupled resonant circuits, which ultimately also constitute a transformer; d) kapazitiv mittels einer Kondensatoranordnung. d) capacitively by means of a capacitor array. Daneben kommen Bauelemente in Frage, die bereits eine galvanische Trennung enthalten: e) DC/DC-Wandler besonders, zur Ansteuerung von MOSFETs, aber auch Bipolar-Transistoren; e) DC / DC converters especially for driving MOSFETs, but also bipolar transistors;: Besides components come into question, which already contain a galvanic separation f) Isolationsverstärker; f) isolation amplifier; g) Halbleiterrelais (Solid-State-Relais ). g) SSR (Solid State Relay).

Schließlich kommen noch Spezialfälle in Betracht, bei denen es zu einer räumlichen Aufteilung der galvanischen Trennung kommt: h) Ansteuerung mit optischem (Glasfaser-) Kabel; Finally, come special cases into account, where there is a geographical division of the galvanic isolation: h) control with optical (fiber) cable; i) Spulenanordnung mit/ohne Kern (zB Rahmenspule im Modul und Induktionsschleifen im Generator) k) elektromagnetisches Feld (Funk) ohne oder mit Protokoll (z. B. Bluetooth, ZigBee, WLAN, RFID). i) coil assembly with / without core (eg loop coil in the module and inductive loops in the generator) k) electromagnetic field (radio) with or without protocol, Bluetooth, ZigBee, WLAN, RFID) (z..

Reihen- und Parallelschaltungen im Signalempfangskreis des Steuerelementes eines Moduls, vorzugsweise bei Wicklungen (Relais) und Optokopplersendern sind möglich (vgl. Fig. 13). Series and parallel circuits in the signal receiving circuit of the control element of a module, preferably at windings (relay) and the optocoupler senders are possible (see. Fig. 13). Aber auch im Ausgang der Treiberstufe, sofern mehrere Schaltelemente angesteuert werden sollen. But also in the output of the driver stage, provided that a plurality of switching elements to be driven.

Der Steuerkreis kann mit Gleich- und/oder Wechselspannung betrieben werden. The control circuit can be operated with DC and / or AC voltage. Bei Einsatz von Wechselspannung sind gegebenenfalls Gleichrichtung und Siebung erforderlich (vgl. Fig. 19). When using AC voltage rectification and filtering may be required (see. Fig. 19). Die Übertragung des Steuersignals kann auch mit einem Übertragungsprotokoll (z. B. CAN-Bus) leitungsgebunden erfolgen. The transmission of the control signal can also be done with a transmission protocol (. Eg CAN-Bus) wired. Das erfordert den Einsatz von sequenziellen Schaltungen oder gar Microcontrollern im Steuerelement. This requires the use of sequential circuits or even microcontrollers in control. Auch beim Einsatz von Übertragungsprotokollen sollte geprüft werden, ob ein gültiges Protokoll anliegt. Even in the case of transmission protocols should be checked whether a valid protocol is applied. Ist das nicht der Fall (loss of Signal), sollte der Modulschalter vorsichtshalber in den ungefährlichen Grundzustand wechseln. This is not the case (loss of signal), the module switches should precaution switch to dangerous ground state. Dies entspricht dem Vergleich mit einem Schwellenwert, falls der Modulschalter mit Gleich -und/oder Wechselspannung oder -ström gesteuert wird. This corresponds to the comparison with a threshold value, if the mode switch is controlled with direct -and / or AC voltage or -ström.

Die galvanische Trennung kann auch mit mehreren Trennstrecken in Kettenschaltung erfolgen, zum Beispiel durch die Kombination von Transformator und Optokoppler. The galvanic isolation can also be carried out with more separation distances in derailleur, for example, by combining the transformer and optocoupler. Ein DC/DC-Wandler mit Weitspannungseingangsbereich von zB 1 -60V, notfalls mit Extrastabilisierung, kann zur Eigenversorgung des Steuerelementes mit Hilfe der vom Modul selbst produzierten Leistung vorgesehen sein. A DC / DC converter with wide voltage input range of -60V for example 1, if necessary with extra stabilization may be provided for self-supply of the control element by means of the power produced by the module itself.

Zweckmäßigerweise enthält das Steuerelement Schwellwertverhalten und Hysterese, damit das Schaltelement den sicheren Arbeitsbereich im Ausgangskennlinienfeld nicht verläßt. Expediently contains the control threshold behavior and hysteresis so that the switching element does not leave the safe working range in the output characteristic field.

Als Schwellwertschalter und/oder Treiberstufe können Operationsverstärker eingesetzt werden. As a threshold and / or driver stage operational amplifier can be used.

Das Steuersignal und der Signalempfangskreis kann auch mehrphasig, insbesondere gegenphasig, ausgelegt sein. The control signal and the signal receiving circuit can also be multi-phase, in particular in phase opposition, is designed. Damit lässt sich die Störsicherheit erhöhen. This allows increasing the noise immunity. 2) Das Schaltelement kann als elektrisch bedienbarer Kontakt oder steuerbarer Halbleiter ausgeführt sein, also beispielsweise a) ein Kontakt, der Teil eines Relais, vorzugsweise eines Reed-Relais, ist; 2) The switching element can be implemented as electrically operable contact or controllable semiconductor, for example, a) a contact which, preferably a reed relay is part of a relay; b) ein Bipolartransistor; b) a bipolar transistor; c) ein Feldeffektransistor, zB ein MOSFET selbstleitend oder selbstsperrend; c) a field effect transistor, for example a MOSFET normally-on or normally-off; d) ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor); d) an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor); e) ein Thyristor, beispielsweise mit Hilfskreis zur Löschung; e) a thyristor, for example, with auxiliary circuit for deletion; f) ein Triac, beispielsweise mit Hilfskreis zur Löschung; f) a triac, for example, with auxiliary circuit for deletion;

Im Grundzustand (Sonneneinstrahlung auf Modul, kein Steuersignal) ist das Schaltelement geschlossen; In the ground state (sunlight on module, a control signal), the switching element is closed; entweder durch Ausführung als Ruhekontakt (Öffner) oder durch eine Selbsthalteschaltung. either by design as a normally closed (NC) or by a self-hold circuit. An den von außen zugänglichen Klemmen des Moduls liegt dann eine ungefährliche Spannung an, die deutlich geringer als die Nennspannung des Moduls ist, also 0V bis wenige Volt. At the externally accessible terminals of the module is then at a safe voltage, which is significantly lower than the nominal voltage of the module, ie 0V to a few volts. Realisierbar ist <3 V über einem einzelnen Modulschalter. Realizable is <3 V on a single module switch. Der Vorteil des Kurzschließens im Gegensatz zu Patent US 2009/01 14263 A1 mit Schaltkontakt in Reihe zum Modul ist, dass über der Schaltstrecke nichtwesentlich mehr als die Leerlaufspannung des Strings angelegt ist (vgl. Fig. 2, Kennlinie 41 ). The advantage of shorting as opposed to patent US 2009/01 14263 A1 with switching contact in series with the module that is applied via the switching path is not significantly more than the open circuit voltage of the string (see. FIG. 2, curve 41).

Das Schaltelement kann auch durch Zusammenfassung mehrerer Schaltelemente in Form einer Reihen- oder Parallelschaltung oder durch Gegentakt- oder Brückenschaltung realisiert werden. The switching element can also be realized by combining several circuit elements in the form of a series or parallel connection or push-pull or bridge circuit. Die Bereitstellung der entsprechend notwendigen Spannungspotentiale und Steuerströme wird von der Treiberstufe gewährleistet. The provision of any necessary voltage potentials and control currents is ensured by the driver stage.

3) Das optionale Anzeigelement zur Anzeige des Betriebszustandes eines Strings kann eines oder mehrere der folgenden Bauteile umfassen: a) eine LED b) eine Glühlampe c) ein Gasentladungselement d) ein Koppelelement (z. B. Optokoppler) zur Übertragung des Zustandes an eine entfernte Anzeige oder Auswerteeinheit. 3) The optional display element to display the operating status of a string can include one or more of the following components: a.) A LED b) a light bulb c) a gas discharge element d) a coupling element (eg optocoupler) for transmitting the state removed to a display or evaluation unit. Das Anzeigeelement kann an Steuersignalkreis, Treiberstufe und/oder Schaltelement angekoppelt sein und Strom und/oder Spannungswerte anzeigen. The display element may be coupled to the control signal circuit, driver stage and / or switching element and display current and / or voltage values.

Anzeige für den Schaltzustand vorzugsweise auf Sonnenseite des Modules, kann aber auch Montage an/ in Anschlussdose erfolgen. Display for the switching state preferably on sunny side of the module, but can also be mounted on / in junction box. Zum Beispiel mit Extra-Bohrungen für LED oder transluzente Gehäuse(bau)teile der Anschlussdose wie zB den Dosendeckel. For example, with extra holes for LED or translucent housing (construction) of the junction box such as parts of the can lid.

Das Anzeigeelement kann auch Fensterdiskriminatorverhalten, zB Anzeige eines Spannungswertes von 1 ,5 V bis 3 V, aufweisen. The display element may also Fensterdiskriminatorverhalten, for example, display of a voltage value of 1, 5 V to 3 V have.

Falls man bestehende Solarmodule aus Sicherheitsgründen mit Modulschaltern nachrüsten will, sollten die Modulschalter für diese Aufgabe vorbereitet sein. If you want to upgrade existing solar modules for safety module with switches that switch module should be prepared for this task. Dies kann man in einfacher Weise dadurch erreichen, dass die beiden Pole des Schaltausgangs 1 16 jeweils doppelt ausgeführt werden, so dass an jedem Pol ein Anschluss für einen String aus Solarzellen und ein Solarkabel zur Verfügung steht. This can be achieved in a simple manner in that the two poles of the switching output 1 16 carried out in duplicate, so that a connection is available for a string of solar cells and solar cables at each pole.

Figur 10 zeigt eine Ausführungsform des Modulschalters 120, bei der das Steuerelement 122 und das Schaltelement durch ein Relais mit Relaisspule 131 und Ruhekontakt 123 gebildet werden. Figure 10 shows an embodiment of the module switch 120, wherein the control member 122 and the switching element are formed by a relay with relay coil 131 and break contact 123rd Eine Diode 132 schließt Induktionsspannungen kurz, wie beim Abschalten des Stroms durch die Relaisspule 131 auftreten. A diode 132 includes induction voltages short as when switching off the current through the relay coil 131 to occur. Im Grundzustand ist der Ruhekontakt 123 geschlossen, dh die Modulspannung ist nahe 0 V, also <3 V. Über den Shuntwiderstand 133 (0,47 Ω) fällt eine geringe Spannung ab, um über den Serienwiderstand 135 (27 Ω) die LED 134 mit Strom zu versorgen und damit leuchten zu lassen. In the ground state of the normally closed contact 123 is closed, ie the module voltage is near 0V, ie <3 V. About the shunt resistor 133 (0.47 Ω) drops a small voltage to above the series resistor 135 (27 Ω), the LED 134 to allow to supply power and light it. Aber auch der Betriebszustand kann über die LED 138 angezeigt werden, die über die Zehnerdiode 136 und den Serienwiderstand 137 (2,2 k Ω) mit Strom versorgt wird. But also the operating status can be displayed on the LED 138 via the Zener diode 136 and the series resistor 137 (2.2k Ω) is supplied with power. Die Durchbruchspannung der Zenerdiode 136 ist größer als die Spannung am String 1 15 im Grundzustand, also >3 V, damit im Grundzustand sicher kein Strom über die LED 138 fließt und damit die LED 138 sicher nicht leuchtet. The breakdown voltage of the zener diode 136 is greater than the voltage on the string 1 15 in the ground state, So> 3 V, so that in the ground state sure no current flows through the LED 138 and thus the LED 138 is not lit securely.

Es ist sicherer, nur einen gefährlichen Zustand explizit anzuzeigen, weil eine Anzeigevorrichtung auch defekt sein kann. It is safer to explicitly indicate only a dangerous condition, because a display device may also be defective. Wenn nichts angezeigt wird, ist somit immer von einer Gefährdung auszugehen, wie sie auch beim Einsatz der bislang eingesetzten Module auftritt. If nothing appears, is thus always assume a hazard as they also occur in the use of the modules used so far. Wenn also nur eine LED eingesetzt werden soll, ist der LED 134 der Vorzug zu geben. So if only one LED to be used, the LED is to give 134 preference. Wenn die Feuerwehr bei dieser Ausführungsform die Modulanzeigen leuchten sieht, kann sie im Falle eines Brandes bedenkenlos mit Wasser löschen Vor diesem Hintergrund sollte die LED 134 für den Grundzustand grün und die LED 138 für den Betriebszustand rot sein. When firefighters sees in this embodiment light up the module displays, they can in case of fire use water safely Against this background, the LED 134 for the ground state and the green LED 138 for the operating state should be red. Die Farben kann man in anderen Ausführungsformen aber auch anders vergeben. The colors can also assign different in other embodiments. Das Licht der LEDs kann auch über Glasfaserkabel zu einer entfernten Anzeige, beispielsweise im oder beim Laderegler, übertragen werden. The light from the LEDs can also be via fiber optic cable to a remote display, for example, in or near the charge controller transmitted.

Relais haben gegenüber rein elektronischen Lösungen zwei Vorteile: a) sie gestatten verblüffend einfache und kostengünstige Lösungen mit großem Störabstand (Sicherheitsrelevantes Bauelement) b) es tritt nur eine relativ geringe Verlustleistung in der Anschlussdose durch die ohmschen Verluste der Relaiswicklung auf. Relays have over purely electronic solutions two advantages: a) they allow amazingly simple and cost-effective solutions with a large signal to noise ratio (Safety-relevant component) b) it occurs only a relatively low power dissipation in the junction box through the ohmic losses of the relay coil. Auf eine zusätzliche Kühlung kann dadurch meist verzichtet werden. can be usually dispensed with additional cooling.

Der durch die mechanischen Teile und die Kontakte bedingte Verschleiß ist bei den wenigen zu erwartenden Schalthandlungen von untergeordneter Bedeutung. The mechanical parts and the contacts related wear is expected in a few switching operations of secondary importance.

Die Bauelemente im Anzeigeelement 127 können auch weggelassen werden. The components in the display element 127 can also be omitted. Dann kann der Shuntwiderstand 133 durch einen Leiter ersetzt werden. Then the shunt resistor 133 can be replaced by a conductor. Dadurch verringert sich die in der Modulanschlussdose auftretende Verlustleistung. This reduces the occurring in the module junction box power dissipation. Figur 1 1 zeigt einen Modulschalter 140, der sich vom Modulschalter 120 lediglich durch die Optokoppler 141 und 142 (beide beispielsweise MB104C)unterscheidet. Figure 1 1 shows a mode switch 140, the module from the switch 120 only by the optocoupler 141 and 142 (both for example MB104C) differs. Die LEDs 134 und 138 sind im Modulschalter 140 Teil der Optokoppler 141 und 142. Der Fototransistor jedes der beiden Optokoppler 141 und 142 bildet einen Anzeigeausgang 5 143 bzw. 144. Entsprechende Anzeigeausgänge der Modulschalter mehrerer Solarmodule können in Serie geschaltet werden, so dass der tatsächliche Zustand der mehreren Solarmodule zusammengefasst wird und auf einer entfernten Anzeige dargestellt wird. The LEDs 134 and 138 are in the mode switch 140 of the optocoupler 141 and 142. The phototransistor of each of the two optocouplers 141 and 142 forms a display output 5 143 and 144. Corresponding display outputs the mode switch several solar modules can be connected in series, so that the actual state of the plurality of solar modules is summarized and displayed on a remote display. Die entfernte Anzeige kann in vorteilhafter Weise beim Wechselrichter 3 angebracht oder in das Gehäuse des Wechselrichter 3 integriert sein. The remote display may be mounted in an advantageous manner when the inverter 3 or integrated into the housing of the inverter. 3 Je mehr Kabel0 von den Anzeigeausgängen der Solarmodule einer Photovoltaik-Anlage zur Anzeige zurückgeführt werden, desto genauer kann ein fehlerhaftes Solarmodul bestimmt werden. The more Kabel0 be returned from the display output of the solar modules of a photovoltaic system for display, the more accurately a defective solar module can be determined. Vorteilhaft ist es insbesondere, alle entsprechenden Anzeigeausgänge der der Modulschalter eines Strings oder eines Teilstrings oder eines Teilstringabschnitts in Serie zu schalten und getrennt zur Anzeige zurückzuführen. It is particularly advantageous to bring all relevant indicator outputs of the module switches a string or a substring or a substring section in series and due separately for display. 5 Eine Anzeige für den Zustand der Anlage ist durch die Überwachung der Spannung an den Sammelschienen möglich. 5 An indicator for the state of the system is possible by monitoring the voltage on the busbars. Diese wird durch den Wechselrichter ohnehin ausgewertet und gegebenfalls angezeigt. This is evaluated by the inverter and in any case optionally displayed. In einer anderen Ausführungsform kann die Spannung an den Sammelschienen auch mit einem Schwellwert verglichen werden. In another embodiment, the voltage may be compared to the bus bars with a threshold value. Wenn im Betriebszustand die Spannung an den Sammelschienen über dem0 Schwellwert liegt, kann eine rote Lampe am Wechselrichter eingeschaltet sein. When in operation, the voltage on the busbars via dem0 threshold, a red light can be switched on to the inverter. Falls die Spannung an den Sammelschienen unter dem Schwellwert liegt, kann eine grüne Lampe am Wechselrichter eingeschaltet sein. If the voltage is at the busbars below the threshold, a green light can be switched on to the inverter.

Allerdings besteht bei der Auswertung der Spannung an den Sammelschienen die Gefahr, dass diese auch durch Anlagenfehler, wie zB Leitungsunterbrechung bei einer5 Teilzerstörung der Anlage, sehr gering werden kann. However, when evaluating the voltage on the busbars is a danger that these. By equipment failure, such as line breakage in einer5 part destruction of the system, can be very low Es würde dann fehlerhaft ein sicherer Zustand der Anlage angezeigt, obwohl Anlagenteile noch unter Spannung stehen. It would then erroneously a safe state of the plant appears even plant components are still live. Insofern besitzt die Anzeige des sicheren Zustandes mittels der Anzeigeelemente deutliche Vorteile hinsichtlich der Sicherheit, weil diese nur dann erfolgt, wenn tatsächlich Spannungsfreiheit vorliegt. Insofar as the display of the safe state by means of display elements has significant advantages in terms of safety, because this would only be made if they are indeed the absence of voltage. 0 Figur 12 zeigt einen Modulschalter 147 mit einem Relais, das eine Relaisspule 131 und drei gegeneinander galvanisch isolierte Ruhekontakte 123 zum Kurzschließen von drei Strings 1 15 aufweist. 0 Figure 12 shows a mode switch 147 with a relay, the relay coil 131 and three against each galvanically isolated break contacts 123 having short between three strings 1 15th Ein Anzeigeelement und ein Shuntwiderstand fehlen bei dieser Ausführungsform. A display element and a shunt resistor is missing in this embodiment. Bei entsprechender Dimensionierung der Solarzellen in den Strings 1 15 und des Magnetkreises lässt sich hierfür vorteilhaft ein Reed-Relais verwenden. With appropriate dimensioning of the solar cells in the string 1 and 15 of the magnetic circuit can be advantageous for this use a reed relay. Sind für ein Modul mehrere Schaltelemente erforderlich, kann die Ansteuerung der Kontakte mit einem gemeinsamen Magnetkreis, also einem Relais mit mehreren Kontakten oder aber, wie in Figur 13 anhand von Modulschalter 150 gezeigt, mit mehreren Einzelrelais 151 , 152, 153 erreicht werden. Are for one module a plurality of switching elements required, the actuation of the contacts with a common magnetic circuit, so a relay having a plurality of contacts or, as shown in Figure 13 based on the mode switch 150 can be achieved with a plurality of individual relays 151, 152, 153rd Der Vorteil liegt in der einfacheren Beschaffbarkeit: es gibt als Katalogware nur einige wenige Reed-Relais mit Kontakten für Ströme > 1 A, aber das sind immer nur Einzelkontakte. The advantage is the simpler Beschaffbarkeit: there is a catalog of goods only a few reed relay with contacts for currents> 1 A, but these are only isolated contacts.

Durch Auslegung des Magnetkreises mit mehreren Wicklungen kann ein Relais auch mit Schließer-Kontakt 164 in Selbsthalteschaltung betrieben werden, wie das bei Modulschalter 160 in Figur 14 dargestellt ist. By designing the magnetic circuit having a plurality of windings, a relay can also be operated with open contact 164 in self-hold circuit, as shown in the mode switch 160 in FIG 14th Mit dem Ansteigen der Modulspannung über einen Schwellwert zieht das Relais über den Einschaltstrom l E durch die Einschaltwicklung 162 und den Haltestrom l H über die Haltewicklung 163 an und bleibt angezogen. With the increase of module voltage above a threshold value the relay via the inrush l E of the Einschaltwicklung 162 and the holding current I H through the holding coil 163 and stays closed. Ein Ausschalten kann über den gegenphasig zu l E und l H eingespeisten Steuerstrom l s in der Steuerwicklung 161 erfolgen, der die Felder im Magnetkreis entsprechend kompensiert und den Anker abfallen lässt. Switching off can be effected on the opposite phase to E l and l H the supplied control current I S in the control winding 161, which compensates for the fields in the magnetic circuit and accordingly can drop the anchor. Die Windungszahlen der Haltewicklung n H , Einschaltwicklung n E und Steuerwicklung n s sind entsprechend auszulegen: n H <n E <n s (1 ) The number of turns of the holding winding n H, Einschaltwicklung n E and control winding n s shall be construed accordingly: n H <n E <s n (1)

Figur 15 zeigt einen Modulschalter 170, bei dem das eigentliche Schaltelement durch einen Darlingtontransistor 173 (BDV65) gebildet wird. 15 shows a mode switch 170, in which the actual switching element is formed by a Darlington transistor 173 (BDV65). In Serie zum Emitter des Darlingtontransistors 173 ist ein Emitterwiderstand 174 (0,1 Ω) geschaltet. In series with the emitter of the Darlington transistor 173, an emitter resistor 174 (0.1 Ω) is connected. Der Widerstand 175 (1 ,2 kD) sorgt dafür, dass der Transistor 173 leitend wird, wenn der Schließer-Kontakt 176 eines Relais im Grundzustand offen ist. The resistor 175 (1, 2 kD) ensures that the transistor 173 becomes conductive when the normally open contact 176 of a relay in the ground state is open. Im Betriebszustand ist der Schließer-Kontakt 176 geschlossen und leitet den vom Widerstand 175 gelieferten Strom zu einem Potenzial ab, das aufgrund des Widerstands 174 noch unter dem Emitter-Potenzial des Transistors 173 liegt, so dass der Transistor 173 nichtleitend wird. In the operating state of the normally open contact 176 is closed and conducts the current supplied by the resistor 175 from a potential that is due to the resistance 174 still below the emitter potential of the transistor 173, so the transistor 173 is non-conductive.

Der Emitterwiderstand 174 dient im allgemeinen zur Strombegrenzung. The emitter resistor 174 generally serves to limit the current. Bei Einsatz mehrerer parallelgeschalteter Transistoren anstelle von Transistor 173 kann über mehrere Emitterwiderstände eine Kennlinienscherung erreicht werden. If several parallel-connected transistors in place of transistor 173 can be reached via several emitter resistors a Kennlinienscherung. Mit der Auslegung des Emitterwiderstands 174 kann ferner die zur Selbstversorgung des Modulschalters erforderliche Spannung (ca. 1 -3V) festgelegt werden. With the interpretation of the emitter resistor 174 can also be set the required self-supply of the module switch voltage (approximately 1 -3 V).

Diese Lösung ist einfach und kostengünstig und funktioniert in einem weiten Temperaturbereich. This solution is simple and inexpensive, and works in a wide temperature range. Sie kommt mit billigen, sehr gut verfügbaren Bauelementen aus. She comes from with cheap, good available components. Die Schaltleistung wird vom Relais ferngehalten. The switching capacity is kept away from the relay. Der Kontakt 176 des Relais muss selbst bei sehr leistungsfähigen Solarmodulen nur wenige mA Steuerstrom ableiten. The contact 176 of the relay must even with very powerful solar modules derive only a few mA drive current. Bei Einsatz eines Silium-npn-Transistors anstelle des Darlingtontransistors und Ersetzen des Widerstands 174 durch einen Leiter (0 Ω) lassen sich Modulspannungen im Kurzschlußfall von unter 0,8 V/Modul erreichen. When a Silium NPN transistor instead of the Darlington transistor and replace the resistor 174 through a conductor (0 Ω) to module voltages can reach V / module to short circuit of less than 0.8. Damit kann man dann auch in Anlagen 5 mit sehr hohen Modulzahlen in einem String ungefährliche Stringspannungen erreichen. So you can then reach in equipment 5 with very high numbers of modules in a string hazardous string voltages. Außerdem wird der Leistungstransistor weniger warm und es kann ggf. auf Zusatzkühlung verzichtet werden. In addition, the power transistor is less warm and there may possibly be dispensed with additional cooling.

Figur 16 zeigt einen Modulschalter 180, bei dem die galvanische Trennung zwischen Steuereingang 1 1 1 und Schaltelement durch einen Optokoppler 186 erreicht wird. 16 shows a mode switch 180, in which the electrical isolation between the control input 1 1 1 and switching element is achieved by an optocoupler 186th Das the

10 Schaltelement besteht wie in Figur 15 aus einem Darlingtontransistor 173 und einem Serienwiderstand 174. Zwischen dem Fototransistor des Optokopplers 186 und dem Darlingtontransistor 173 ist noch eine invertierende Treiberstufe aus einem pnp- Transistor 181 (KF517B) und den Widerständen 182 (18 kD) und 183 (82 kD) geschaltet. 10 switching element is as shown in Figure 15 consists of a Darlington transistor 173 and a series resistor 174. is still an inverting driver stage of a pnp-type transistor is connected between the phototransistor of the optocoupler 186 and the Darlington 173 181 (KF517B) and the resistors 182 (18 kD) and 183 (82 kD) connected. Im Grundzustand liefert der Fototransistor des Optokopplers 186 keinen In the ground state of the phototransistor of the optocoupler 186 provides no

15 Strom. 15 power. Deshalb schaltet der Strom über den Widerstand 183 den Transistor 181 leitend, der wiederum den Transistor 173 leitend schaltet. Therefore, the transistor 181, the current through resistor 183 turns conductive, turn the transistor 173 turns conductive.

Figur 17 zeigt einen Modulschalter 190, bei dem zwischen dem Fototransistor des Optokopplers 186 und der Basis des Transistors 181 ein Schmitt-Trigger als Schwellwertschalter eingebaut ist. Figure 17 shows a mode switch 190, in which a Schmitt trigger is incorporated as a threshold between the phototransistor of the optocoupler 186 and the base of transistor 181st Die Bauteile 173, 174, 181 , 182 und 186 und deren 20 Funktionen wurden bereits im Zusammenhang mit Figur 16 erläutert. The components 173, 174, 181, 182 and 186 and their functions 20 have already been explained in connection with FIG sixteenth Die Versorgungsspannung des Schwellwertschalters wird mittels der LED 203 (VQA13) und des Widerstands 202 stabilisiert. The supply voltage of the threshold switch is stabilized by means of the LED 203 (VQA13) and resistance 202nd Die LED vom Typ VQA13 leuchtet bei einem Strom von ca 2 mA (=40 V / 20 kQ) kaum. The LED type VQA13 hardly lit at a current of about 2 mA (= 40 V / 20 kQ).

Die npn-Transistoren 197 und 198 (beide SC237D) zusammen mit den Widerständen 25 201 (470 Ω), 192 (8,2 kD) und 193 (22 kD) bilden einen Differenzverstärker mit einem Ausgang am Kollektor des Transistors 198, einen invertierten Ausgang am Kollektor des Transistors 197, einen nicht-invertierenden Eingang an der Basis des Transistors 197 und einen invertierenden Eingang an der Basis des Transistors 198. Der Widerstand 195 (8,2 kD) sorgt für eine positive Rückkopplung und damit für eine Schalthysterese, 30 die für einen Schmitt-Trigger typisch ist. The NPN transistors 197 and 198 (both SC237D) together with resistors 25 201 (470 Ω), 192 (8.2 kD) and 193 (22 kD) form a differential amplifier with an output at the collector of transistor 198, an inverted output at the collector of transistor 197, a non-inverting input at the base of the transistor 197 and an inverting input at the base of the transistor 198. the resistor 195 (8.2 kD) provides for a positive feedback and thus to a switching hysteresis, 30 the for a Schmitt trigger is typical. Der Fototransistor das Optokopplers 186 erzeugt zusammen mit den Widerständen 191 (27 kD) und 199 (100 kD) das Eingangsignal für den Schmitt-Trigger. The phototransistor generates the optocoupler 186 together with resistors 191 (27 kD) and 199 (100 kD), the input signal of the Schmitt trigger. Der Widerstand 200 (100 kD) zusammen mit dem Widerstand 195 legen den Arbeitspunkt für den Transistor 198 fest. The resistor 200 (100 kD) together with the resistor 195 set the operating point for the transistor 198th Der Widerstand 194 (4,7 kD) begrenzt den Strom in die Basis vom Transistor 181 . Resistor 194 (4.7 kD) limits current into the base of transistor 181st Der Kondensator 196 (100 nF) unterdrückt hochfrequente Störsignale am Steuereingang und verhindert allzu schnelles Schalten des Schmitt-Triggers. The capacitor 196 (100 nF) suppresses high frequency interference signals at the control input and prevent too rapid switching of the Schmitt trigger.

Anstelle der Widerstände 201 und 202 können auch Stromquellen zum Einsatz kommen. Instead of the resistors 201 and 202 and current sources may be used.

5 Figur 18 zeigt einen Modulschalter 210, der dem Modulschalter 190 aus Figur 17 ähnelt, wobei aber der Fototransistor des Optokopplers 186 den Transistor 197 des Schmitt- Triggers ersetzt. 5 Figure 18 shows a mode switch 210, the 190 is similar to the mode switch of Figure 17, but which replaces the phototransistor of the optocoupler 186 to transistor 197 of the Schmitt trigger. Die Widerstände 212 (4,7 kD), 213 (82Ω), 214 (1 kD), 215 (4,7 kD), 220 (39 kD), 221 (270 Ω) und 222 (4,7 kD) im Modulschalter 210 entsprechen in ihrer Funktion den Widerständen 192, 193, 194, 195, 200, 201 bzw. 202 im Modulschalter 10 190, haben aber geringfügig unterschiedliche Widerstandswerte. The resistors 212 (4.7 kD), 213 (82Ω), 214 (1 kD), 215 (4.7 kD), 220 (39 kD), 221 (270 Ω) and 222 (4.7 kD) in the module switch 210 correspond in function to the resistors 192, 193, 194, 195, 200, 201 and 202 in the module switch 10 190, but have slightly different resistance values. Über die Dioden 224 und 225 wird das Basispotential von Optokoppler 186 definiert. Via the diodes 224 and 225, the base potential of optocoupler 186 is defined. Der Kondensator 223 (4,7 F) stabilisiert zusätzlich zur LED 203 die Betriebsspannung für den Schmitt- Trigger. The capacitor 223 (4.7 F) stabilized in addition to the LED 203, the operating voltage for the Schmitt trigger.

Bei den Ausführungsformen im Figuren 16 bis 18, 22 sowie 25 können die Optokoppler 15 durch Glasfaserkabel gewissermaßen aufgeteilt werden. In the embodiments in figures 16 to 18, 22 and 25, the optical coupler 15 can be distributed through fiber optic cables to a certain extent. Die LED kann dann statt im Optokoppler in der Steuersignalquelle 96 untergebracht werden. The LED may then be placed instead of the optical coupler in the control signal source 96th Das Steuersignal wird dann über eine oder mehrere Glasfasern zu den Steuerelementen 29 übertragen. The control signal is then transmitted via one or more optical fibers to the controls 29th Die Steuerelemente weisen dann einen optischen Steuereingang auf, an dem durch einen Fototransistor oder eine Fotodiode die elektrische Leistung typischerweise in einem 20 elektrischen Strom umgewandelt wird. The controls will have an optical control input to which by a phototransistor or a photodiode, the electrical power is typically converted in a 20 electricity.

Figur 19 zeigt einen Modulschalter 230, bei dem als Schaltelement ein normal leitender p-Kanal MOSFET (metal oxide semiconductor field-effect transistor) eingesetzt wird, der auch als PMOS-Verarmungstyp bezeichnet wird. 19 shows a mode switch 230, in which a switching element is a normally conducting p-channel MOSFET (metal oxide semiconductor field-effect transistor) is used, which is also referred to as a PMOS depletion. Wenn am Steuereingang 1 1 1 eine ausreichend hohe Wechselspannung angelegt wird, wird über den Transformator 237 If the control input 1 1 1 a sufficiently high AC voltage is applied, via the transformer 237

25 und den Brückengleichrichter 235 das Gate des PMOS 231 gegenüber dem Source des PMOS 231 positiv vorgespannt, so dass bei ausreichend hoher Vorspannung der PMOS 231 schließlich sperrt, so dass sich der Modulschalter 230 im Betriebszustand befindet. 25 and the bridge rectifier 235, the gate of PMOS 231 with respect to the source of the PMOS 231 biased positively, so that at a sufficiently high bias voltage of the PMOS 231 finally closes, so that the module switch 230 is in the operating state. Die beiden Kondensatoren 238 und 236 bilden zusammen mit dem korrespondierenden Wicklungen des Transformators 237 Schwingkreise. The two capacitors 238 and 236 form 237 resonant circuits together with the corresponding windings of the transformer. Hierdurch wird ein In this way, a

30 Frequenzbereich für den Steuereingang 1 1 1 definiert. 30 frequency range for the control input 1 1 1 is defined. Frequenzanteile außerhalb des Frequenzbereichs werden stark gedämpft. Frequency components outside the frequency range are greatly attenuated. Der Frequenzbereich kann in einen Bereich des Frequenzspektrums gelegt werden, in dem es normalerweise wenig Störungen gibt. The frequency range can be placed in an area of the frequency spectrum, where there is usually little interference. Deshalb ist der Bereich um die Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz herum als Frequenzbereich für den Steuereingang 1 1 1 ungeeignet. Therefore, the area around the mains frequency of 50 or 60 Hz around the frequency range for the control input 1 1 1 is inappropriate. Außerdem kann durch eine hohe Güte der Schwingkreise die Breite des Frequenzbereichs und damit die Störempfindlichkeit reduziert werden. Also can be reduced by a high quality factor of the resonant circuits, the width of the frequency range and thus the sensitivity to interference. Der Kondensator 234 glättet die vom Brückengleichrichter 235 gelieferte pulsierende Gleichspannung. The capacitor 234 smoothes the power supplied by bridge rectifier 235 pulsating DC voltage. Die Zenerdiode 233 und der Widerstand 232 (18 kQ) bilden einen Spannungsteiler, wobei die Sperrspannung der Zenerdiode als Schwellenspannung wirkt, die überschritten sein muss, damit über dem Widerstand 232 eine nennenswerte Source-Gate-Spannung abfällt. The Zener diode 233 and the resistor 232 (18 kQ) form a voltage divider, wherein the reverse voltage of the zener diode acts as a threshold voltage which must be exceeded so that across the resistor 232 drops a significant source-gate voltage. Die Zenerdiode 233 ist optional. The zener diode 233 is optional.

Der Betrag der Spannung zwischen Gate und Source, die zum vollständigen Sperren des PMOS 231 erforderlich ist, beträgt einige Volt, oft mehr als 5V. The magnitude of the voltage between gate and source which is required to completely disabling the PMOS 231, is a few volts, often more than 5V. Mit der Ansteuerung des PMOS über eine Spannungsquelle, die im Wesentlichen aus dem Transformator 237, dem Brückengleichrichter 235 und dem Kondensator 234 gebildet wird, lässt sich der volle Aussteuerbereich des MOSFET nutzen. With the activation of the PMOS via a voltage source which is formed primarily from the transformer 237, the bridge rectifier 235 and the capacitor 234, allows the full dynamic range of the MOSFET use.

Der Widerstand 239 in Drain-Kreis des MOSFETs 231 sorgt für einen Mindestspannungsabfall am Schaltausgang und kann in vorteilhafter Weise durch eine oder mehrere Dioden in Flussrichtung ersetzt werden. The resistance 239 in drain circuit of the MOSFET 231 provides a minimum voltage drop across the switching output and can be replaced in an advantageous manner by one or more diodes in the forward direction. Der Widerstand 239 ist in den Figuren 19, 20 und 21 nicht notwendig. The resistor 239 is not necessary in the figures 19, 20 and 21st

Figur 20 zeigt einen ähnlichen Modulschalter 250, bei dem im Unterschied zu dem Modulschalter 230 die galvanische Trennung zwischen Steuereingang 1 1 1 und Schaltelement durch die beiden Kondensatoren 256 und 257 realisiert wird. Figure 20 shows a similar mode switch 250, in which, in contrast to the mode switch 230, the galvanic isolation between the control input 1 1 1 and switching element through the two capacitors is implemented 256 and 257th

Figur 21 zeigt einen ähnlichen Modulschalter 270, bei dem die Sperrspannung für den PMOS 231 durch einen DC/DC-Wandler 271 erzeugt wird. Figure 21 shows a similar switch module 270, in which the reverse voltage for the PMOS 231 by a DC / DC converter is generated 271st Der DC/DC-Wandler 271 muss auch für die galvanische Trennung sorgen. The DC / DC converter 271 must also provide galvanic isolation.

Wie in Fig. 22 dargestellt, kann in einem ähnlichen Modulschalter 280 anstelle des normal leitenden PMOS 231 auch ein selbstsperrender n-Kanal MOSFET 281 eingesetzt werden. As shown in Fig. 22, 281 may be used in a similar module switch 280 instead of the normal conducting PMOS 231, a normally-off n-channel MOSFET. Problematisch ist aber, dass die Spannung zum Leitendschalten eines typischen n-Kanal MOSFETs > 5 V sein muss. The problem is that the voltage to the transmissive switching of a typical n-channel MOSFETs must be> 5V. Sie lässt sich nicht unmittelbar aus dem String 1 15 gewinnen, weil der Leistungsumsatz zu hoch wäre. You can not win directly from the string 1 15, because the power dissipation would be too high. Außerdem wird dann die Gesamtspannung in der Anlage im Grundzustand zu hoch. In addition, it is the total stress in the plant in the ground state is too high. Das Problem einer zu hohen Spannung im Grundzustand kann dadurch gelöst werden, dass ein DC-DC-Wandler 286 mit einer geringen Eingangspannung von < 2 V auf seiner Sekundärseite die zum vollständigen Durchsteuern des n-Kanal MOSFETs erforderliche Gate-Source-Spannung bereitstellt. The problem of a too high voltage in the ground state can be achieved in that a DC-DC converter 286 with a low input voltage of <2 V on its secondary side provides the force required to complete by controlling the n-channel MOSFETs gate-source voltage. Die Behandlung des Steuersignals erfolgt dann wie beim Bipolartransistor (vgl. Fig. 15 bis 18), eventuell noch mit Pegelwandlung. The treatment of the control signal then occurs as with the bipolar transistor (see FIG. FIGS. 15 to 18), possibly also with level conversion. Der Schmitt-Trigger aus den Bauelementen 186, 212, 213, 215 und 220, 221 , 223 bis 225 wurde bereits im Zusammenhang mit Figur 18 erläutert. The Schmitt trigger of the elements 186, 212, 213, 215 and 220, 221, 223-225 has already been explained in connection with FIG 18th Der Spannungsteiler aus dem Widerstand 283 (2,2 k) und der Zenerdiode 284 (SZ600) begrenzt die Spannung auf der Primärseite des DC-DC-Wandlers 286. Der Kondensator 285 (4,7 F) stabilisiert die Spannung auf der Primärseite des DC-DC-Wandlers 286. The voltage divider consisting of the resistor 283 (2.2 K) and the Zener diode 284 (SZ600) limits the voltage on the primary side of the DC-DC converter 286. The capacitor 285 (4.7 F) stabilizes the voltage on the primary side of DC -DC converter 286th

Mit der vom DC-DC-Wandler 286 gelieferten Sekundärspannung kann auch ein Funkempfänger beispielsweise für Bluetooth, ZigBee, WLAN, RFID betrieben werden. With the secondary voltage supplied by the DC-DC converter 286, a radio receiver, for example, Bluetooth, ZigBee, WLAN, RFID can be operated. Hierdurch vereinfacht sich die Installation, weil die Solarkabel keine Signalleiter enthalten müssen. This simplifies the installation, because the solar cables must not contain any signal conductor.

Im Stand der Technik ist bekannt, dass sich bei symmetrischer Signalübertragung Signale auch bei längeren Übertragungswegen störungstolerant übermitteln lassen. In the prior art it is known that it is possible for a symmetrical signal transmission signals even with longer transmission paths transmit fault tolerant. Da sich bei der in Figur 7 dargestellten Topologie die elektrischen Verbindungen 97 für das Steuersignal über eine große Fläche des Photovoltaik-Generators 92 erstrecken, ist die Einkopplung von Störsignalen entsprechend groß. Since the electrical connections 97 extend in the topology shown in Figure 7 for the control signal over a large area of the photovoltaic generator 92, the emission of noise signals is correspondingly large. Deshalb ist in Figur 23 eine Topologie 300 dargestellt, bei der zwei Steuersignalquellen 301 und 302 zwei Steuerschleifen 305 beziehungsweise 306 mit zwei gegenphasigen Steuersignalen versorgen. Therefore, in Figure 23, a topology is shown 300, two control signal sources 301 and 302, two control loops 305 or 306 supplies from the two anti-phase control signals. Die Solarmodule 304 weisen Steuerelemente 309 mit je einem vierpoligen Steuereingang mit einem zweipoligen Steuereingang 31 1 und einem zweipoligen Steuereingang 312 auf. The solar modules have 304 controls 309 each with a four-pole control input with a two-pole control input 31 1 and a two-pole control input 312th Die Ströme durch die beiden Steuereingänge 31 1 und 312 werden addiert. The currents through the two control inputs 31 1 and 312 are added together. Dadurch, dass der positive Eingang des Steuereingangs 31 1 in Figur 23 unten und der positive Eingang des Steuereingang 312 in Figur 23 oben ist, werden die gegenphasigen Steuersignale betragsmäßig addiert und gleichphasige Störungen in den beiden Steuerschleifen 305 und 306 voneinander subtrahiert, so dass sich gleichphasige Störungen auslöschen. Because the positive input of the control terminal 31 1 in Figure 23 below and the positive input of the control input 312 in Figure 23 is above-phase faults in the two control loops 305 and 306, the anti-phase control signals are quantitatively added and subtracted from each other, so that in-phase wipe disorders.

In der Regel werden die Leitungen der beiden Steuerschleifen 305 und 306 verdrillt, damit die von beiden Steuerschleifen eingeschlossene Fläche möglichst ähnlich und gleich groß ist, damit Wechselfelder tatsächlich in beiden Steuerschleifen möglichst gleich einkoppeln. In general, the lines of the two control loops 305 and 306 are twisted so that the area enclosed by the two control loops surface is similar as possible and the same size, so that alternating fields actually inject equal as possible in both control loops.

Die in Figur 23 dargestellte Topologie 300 kann dadurch vereinfacht werden, dass beispielsweise die beiden unteren Steuereingänge 313 des in Figur 23 zu unterst dargestellten Steuerelementes 309 leitend verbunden werden und eine einzige Steuersignalquelle verwendet wird, die über die in Figur 23 oben dargestellten Leitungen der Schleifen 305 und 306 die in Fig. 23 zuoberst dargestellen Seuereingänge 314 speist. The topology 300 shown in Figure 23 can be simplified, for example, the bottom two control inputs 313 of the control element to bottom in Figure 23 shown 309 conductively connected and one control signal source is used, on the lines of the loops shown in Figure 23 above 305 and 306 in Fig. 23 uppermost dargestellen Seuereingänge 314 fed. Die in Figur 23 unten dargestellten Leitungen der Schleifen 305 und 306 können entfallen. The lines of the loops 305 and 306 shown in Figure 23 below may be omitted. Hierdurch entsteht eine einzige, n-förmige Schleife, die 5 nur eine sehr geringe Fläche einschließt und damit relativ geringe Einstreuungen aufsammelt, wobei bei verdrillten Leitungen einzelne Flächen positive und negative Beiträge liefern, die sich weit gehend kompensieren. This creates a single, n-shaped loop, the 5 only a very small area and therefore includes relatively small stray collects, said in twisted pairs individual areas provide positive and negative contributions which compensate broadly.

Figur 24 zeigt einen Modulschalter 320 mit einem Steuereingang 312 und einem Steuereingang 31 1 . Figure 24 shows a module 320 with a switch control input 312, and a control input 31 of the first Die Addition der beiden Ströme durch die beiden Steuereingänge The addition of the two currents through the two control inputs

10 312 und 31 1 erfolgt in Transformator 321 . 10 312 and 31 1 is carried out in transformer 321st Wichtig ist, dass der Transformator 321 zwei galvanisch getrennte Primärspulen aufweist. It is important that the transformer 321 has two electrically isolated primary coils. Obwohl der Transformator 321 auch auf der Sekundärseite zwei galvanisch getrennte Spulen aufweist, wäre eine Sekundärspule ausreichend. Although the transformer 321 also has on the secondary side two electrically isolated coils, a secondary coil would be sufficient. Die Kondensatoren 322 und 323 bilden zusammen mit ihrer Primärwicklung Schwingkreise. The capacitors 322 and 323, together with its primary resonant circuits. Die weitere Schaltung mit den Bauelementen 1 15, 231 The further circuit with the components 1 15, 231

15 bis 236 sowie 239 wurde bereits unter Bezugnahme auf Figur 19 beschrieben. 15-236 and 239 has been described with reference to FIG 19th

Figur 25 zeigt einen Modulschalter 340, der ebenfalls zwei Steuereingänge 31 1 und 312 aufweist. Figure 25 shows a mode switch 340, which also has two control inputs 31 1 and 312th Die Steuereingänge 31 1 und 312 sind mit einer Leuchtdiode der Optokoppler 341 beziehungsweise 342 (MB104C) verbunden. The control inputs 31 1 and 312 are connected to a light-emitting diode of the optical coupler 341 or 342 (MB104C). Diese Leuchtdioden werden durch die Dioden 343 beziehungsweise 344 (SAY17) gegen Verpolung geschützt. These LEDs are protected by the diodes 343 or 344 (SAY17) against reverse polarity. Die beiden The two

20 Fototransistoren der beiden Optokoppler 341 und 342 sind in Serie geschaltet. 20 phototransistors of the optocouplers 341 and 342 are connected in series.

Hierdurch wird eine Und-Verknüpfung statt einer Addition zwischen den beiden Steuersignalen erreicht. This ANDing place an addition between the two control signals is achieved. Nur wenn beide Steuersignale an den Steuereingängen 31 1 und 312 anliegen, sind beide Fototransistoren leitend. Only when both the control signals 1 31 and 312 are present at the control inputs, both phototransistors are conductive. Liefern andererseits die beiden Steuersignalquellen 301 und 302 keinen Strom, sind aber in den Steuerschleifen 305 Providing on the other hand the two control signal sources 301 and 302, no power, but are in the control loops 305

25 und 306 starke, gleichphasige Störsignale eingekoppelt, wird bestenfalls einer der Fototransistoren leitend, so dass der Modulschalter im ungefährlichen Grundzustand verbleibt. 25 and 306 coupled strong, phase interference signals, at best, one of the photo transistors is conductive so that the module switches in hazardous ground state remains.

Die anderen Bauelemente 1 15, 173, 174, 181 , 182, 191 bis 195 sowie 197 bis 203 wurden bereits unter Bezugnahme auf Figur 17 erläutert. The other construction elements 1 15, 173, 174, 181, 182, 191 to 195 and 197 to 203 have already been explained with reference to FIG 17th

30 Der Kondensator 345 entspricht in Figur 17 dem Kondensator 196, wurde jedoch zehnmal so groß, nämlich 1 F gewählt. 30 The capacitor 345 corresponds to the capacitor 196 in Figure 17, but was ten times as large, namely elected 1F. Falls die beiden Steuersignalquellen 301 und 302 einen Steuerstrom liefern und gleichzeitig starke gleichphasige Störsignale in die beiden Steuerschleifen 305 unter 306 eingekoppelt werden, kann es vorkommen, dass einer der beiden Fototransistoren kurzzeitig nicht leitend wird. If the two control signal sources 301 and 302 provide a control current and simultaneously strong phase interference signals in the two control loops are 305 coupled under 306, it may happen that one of the two phototransistors briefly becomes nonconductive. Da andererseits verhindert werden muss, dass der Transistor 173 zu oft aus- und eingeschaltet wird, weil beim Aus- und Einschalten besonders viel Leistung im Transistor 173 umgesetzt wird, wird der Tiefpass aus dem Kondensator 345 und dem Widerstand 199 mit einer größeren Zeitkonstante von 100 ms versehen. On the other hand it must be prevented that the transistor 173 to often off and is turned on because the switching on and off particularly much power in transistor 173 is implemented, the low-pass from the condenser 345 and the resistor 199 with a larger time constant of 100 is ms provided. Hierdurch werden sogar Störungen aus dem Eisenbahnnetz mit einer Frequenz von 16 2/3 Hz und erst recht alle höherfrequenten Störungen beispielsweise aus dem Stromnetz nennenswert gedämpft. This even interference from the rail network with a frequency of 16 2/3 Hz and a fortiori any higher-frequency disturbances are significantly attenuated, for example from the power grid.

Verschiedene Kombinationen von Steuerelement und Schalterelement sind denkbar. Various combinations of control and switch element are conceivable. Angegebene Schaltungsvarianten sind nur Beispiele. Listed circuit variants are only examples. Die Modulschalter oder Teile davon können auch als integrierte Schaltung ausgeführt sein. The module switches or parts thereof can also be designed as an integrated circuit.

Im Falle eines mehrkanaligen Aufbaus für Multistring-Module können aktive Bauelemente gleicher Funktion auch in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein wie zB Transistorarrays, Mehrfachoptokoppler, Relais mit mehreren Wicklungen und/oder Schaltkontakten. In case of a multi-channel configuration for multi-string modules active components the same function can also be integrated in a common housing such as transistor arrays, Mehrfachoptokoppler, relays with several windings and / or switch contacts. Bei Einsatz von Modulschaltern in mehreren Einzelstrings innerhalb eines Moduls sind die Modulschalter untereinander galvanisch getrennt. When using module switches into several individual strings within a module, the module switches are isolated from each other.

Die Widerstände 133, 174, 239 und 282 dienen zur Aufrechterhaltung eines Mindestspannungsabfalles zur Selbstspannungsversorgung und können auch außerhalb der Anschlussdose sein, weil die durch den Widerstand umgesetzte Verlustleistung recht groß werden kann. The resistors 133, 174, 239 and 282 are used to maintain a minimum voltage drop, self-power supply and can also be outside of the junction box, because the converted by the resistor power loss can be quite large. Diese hochbelasteten Widerstände können in vorteilhafter Weise auf der Modulfläche beispielsweise durch Aufdampfen untergebracht werden These highly stressed resistors can be accommodated in an advantageous manner on the module surface by vapor deposition, for example,

Figur 26 zeigt ein erfindungsgemäßes Solarkabel 360, das besonders gut für die Verbindung zwischen den einzelnen Solarmodulen 94 sowie den Solarmodulen 94 und den Sammelschienen 8 und 9 geeignet ist (vergleiche Figur 7). Figure 26 shows an inventive solar cable 360, which for the connection between the individual solar module 94 and the solar modules 94 and the bus bars 8 and 9 is particularly well suited (see Figure 7). Das Solarkabel 360 weist insgesamt sechs Energieleiter 361 auf, wobei jeder Energieleiter seine eigene Adernumhüllung 362 aufweist. The solar cable 360 has a total of six power conductors 361, each power conductor has his own inner covering 362nd Jedes der Solarmodule 94 darf also maximal sechs Teilstrings aufweisen. Each of the solar modules 94 can thus have a maximum of six substrings. Ferner weist das Solarkabel einen Signalleiter 363 zur seriellen Verbindung der Steuereingänge der Steuerelemente 29 auf. Furthermore, the solar cable has a signal conductor 363 to the serial connection of the control inputs of the control elements 29th Der Signalleiter 363 hat ebenfalls eine eigene Adernumhüllung 364 und hat einen geringeren Querschnitt als die Energieleiter 361 . The signal conductor 363 also has its own inner covering 364 and has a smaller cross section than the energy ladder 361st Die Adernumhüllungen 362 und 364 sind in einen Kabelmantel 365 eingebettet. The vein sheaths 362 and 364 are embedded in a cable sheath 365th Der Querschnitt des Kabelmantels 365 ist kreisförmig, weil man einen kreisförmigen Querschnitt besonders gut gegen Regenwasser abdichten kann. The cross-section of the cable sheath 365 is circular, because you can very well seal a circular cross-section against rainwater. Figur 27 zeigt ein anderes erfindungsgemäßes Solarkabel 370 mit drei Energieleitern 371 und vier Signalleitern 373. Sowohl die Energieleiter 371 wie auch die Signalleiter 373 sind von Adernumhüllungen 372 beziehungsweise 374 umgeben. Figure 27 shows another inventive solar cable 370 having three power conductors 371 and four signal conductors 373. Both the power conductor 371 as well as the signal conductor 373 are surrounded by wire wrappings 372 or 374th Der Kabelmantel 375 hat wieder einen kreisförmigen Querschnitt. The cable sheath 375 has a circular cross section again. Dieses Solarkabel eignet sich für Solarmodule mit bis zu drei Teilstrings, symmetrische Steuersignale (vergleiche Figur 23) und zwei Anzeigeausgänge (vergleiche Figur 1 1 ). This solar cable is suitable for modules with up to three substrings, symmetric control signals (see Figure 23) and two display outputs (see Figure 1 1).

Figur 28 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Solarmodul 400. Wie bei herkömmlichen Solarmodulen befindet sich auf der der Sonne zugewandten Seite eine Glasscheibe 401 . Figure 28 shows another inventive solar module 400. As in conventional solar modules located on the sun-facing side of a pane of glass four hundred and first Darunter befindet sich eine durchgehende EVA-Folie 402. Darunter befinden sich die Solarzellen 403 in einer zugeschnittenen EVA-Folie 404. Darunter befindet sich eine Rückseitenisolation 405, die beispielsweise aus Polyvinylflourid (Tedlar) besteht. Among them is a continuous EVA film 402. Among the solar cells 403 are in a cut EVA film 404. Below that is a back insulation 405 which consists for example of polyvinyl fluoride (Tedlar). Darunter befindet sich erfindungsgemäß eine metallene Rückwand 406, die zusätzlich Kühlrippen 407 aufweisen kann. Underneath, in the present invention a metal rear wall 406 which may additionally include cooling fins 407th Die metallene Rückwand 406 kann beispielsweise aus Aluminium bestehen. The metal rear wall 406, for example, are made of aluminum. Ein Rahmen 408 hält die verschiedenen Schichten der Solarmoduls 400 zusammen. A frame 408 holds the various layers of the solar module 400 together. Der Rahmen 408 besteht meist aus Aluminium. The frame 408 is usually made of aluminum.

Sollte sich in dem Solarmodul 400 ein Lichtbogen bilden, so ist es unwahrscheinlich, dass flüssiges Metall durch die metallene Rückwand hindurch beispielsweise auf darunter liegende Dachziegel, Dachlatten, Dachsparren oder Gras tropft und einen Brand verursacht. Should form in the solar module 400, an arc, so it is unlikely that liquid metal through the metal back wall drips example on underlying roof tiles, roofing battens, rafters or grass and caused a fire. Die Kühlrippen 407 verbessern durch Kühlung der Solarzellen 403 den Wirkungsgrad der Solarzellen 403. Statt der Kühlrippen 407 kam das Solarmodul 400 auch in einem thermischen Sonnenkollektor eingebaut werden und durch die Flüssigkeit im Sonnenkollektor gekühlt werden. The cooling fins 407 to improve cooling of the solar cell 403 by the efficiency of the solar cells 403. Instead of the cooling fins 407, the solar module 400 was also in a thermal solar panel to be installed and be cooled by the liquid in the solar collector.

Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. The invention has been explained in detail based on preferred embodiments. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. but is obvious to a person skilled that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt. Therefore, the scope is defined by the following claims and their equivalents. Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Photovoltaik-Anlage 1 photovoltaic plant

2 Photovoltaik-Generator 2 photovoltaic generator

3 Wechselrichter 3 Inverter

5 4 Solarmodule 5 4 solar modules

5 String 5 string

6 Seriendiode 6 series diode

7 Sicherung 7 security

8, 9 Sammelschiene 8, 9 bus

10 1 1 Solarzellen 10 1 1 Solar Cells

14 Solarmodul 14 Solar Module

15 Teilstring 15 substring

17 Anschlussdose 17 junction box

18 Bypass-Diode 18 bypass diode

15 21 Solarzellen 15 21 solar cells

22 Solarzellenarray 22 solar cell array

23 Schaltelement 23 switching element

24 Solarmodul 24 Solar Module

25 Teilstring 25 substring

20 26 Seriendioden 20 26 Series diodes

27 Modulanschlussdose 27 Module Wall Outlet

28 Bypass-Diode 28 bypass diode

29 Steuerelement 29 control

30 Plusanschluss 30 Plus Connection

25 31 Minusanschluss 25 31 minus terminal

32 Anzapfungen 32 taps

33 Plussolarkabel 33 Plus Solar Cable

34, 35 Minussolarkabel 34, 35 Minus Solar Cable

36 elektrischer Leiter 36 of electrical conductors

30 38 Kammer 30 38 chamber

41 Kennlinie 41 characteristic

42, 43, 44 Kennlinien 42, 43, 44 characteristics

44 Solarmodul 44 Solar Module

Punkt maximaler Leistung stabiler Arbeitspunkt 51 Kennlinie Maximum power point stable operating characteristic curve 51

55 Punkt maximaler Leistung 55 Maximum Power Point

56 stabiler Arbeitspunkt 56 stable operating

63 Schaltelement 63 switching element

5 64 Solarmodul 5 64 Solar Module

65 Schaltzeichen für Solarmodule 65 Circuit symbols for solar modules

74 Solarmodul 74 Solar Module

75 Teilstring 75 substring

81 Photovoltaik-Anlage 81 photovoltaic system

10 82 Photovoltaik-Generator 10 82 photovoltaic generator

84 Solarmodul 84 Solar Module

86 Seriendiode 86 series diode

87 Sicherung 87 backup

88, 89 mehrpolige Kontaktstelle 88, 89 multi-pole contact point

15 91 Photovoltaik-Anlage 15 91 photovoltaic system

92 Photovoltaik-Generator 92 photovoltaic generator

94 Solarmodul 94 Solar Module

95 Notschalter 95 Emergency Stop

96 Steuersignalquelle 96 Control signal source

20 97 elektrische Verbindungen 98, 99 Leitung 20 97 electrical connections 98, 99 line

101 Photovoltaik-Anlage 101 photovoltaic system

102 Photovoltaik-Generator 108 Sammelschienen 102 photovoltaic generator 108 busbars

25 1 10 allgemeine Modulschalter 25 1 10 General module switch

1 1 1 Steuereingang 1 1 1 control input

1 12 Signalempfangskreis 1 12 signal receiving circuit

1 13 Schaltelement 1 13 switching element

1 14 Treiberstufe 1 14 driver stage

30 1 15 String 30 1 15 String

1 16 Schaltausgang 1 16 Switching output

1 17 Anzeigeelement 1 17 display element

120 Modulschalter 120 module switch

122 Steuerelement 122 control

35 123 Ruhekontakt 35,123 Normally Closed

126 Seriendiode 127 Anzeigeelement 126 Series diode display element 127

131 Relaisspule 131 relay coil

32 Diode 32 diode

133 Shuntwiderstand 133 shunt resistor

5 134 LED 5134 LED

136 Zenerdiode 136 Zener diode

37 Serienwiderstand 37 series resistance

138 LED 138 LED

140 Modulschalter 140 module switch

10 141 , 142 Optokoppler 10 141, 142 optocouplers

143, 144 Anzeigeausgang 143, 144 display output

147 Modulschalter 147 module switch

150 Modulschalter 150 module switch

151 , 152, 153 Einzelrelais 151, 152, 153 relay single

15 161 Steuerwicklung 15,161 control winding

162 Einschaltwicklung 162 Einschaltwicklung

164 Schließer-Kontakt 164 make contact

170 Modulschalter 170 module switch

173 Darlingtontransistor 173 Darlington

20 174 Emitterwiderstand 20 174 emitter resistor

175 Widerstand 175 resistance

180 Modulschalter 180 module switch

181 pnp-Transistor Pnp transistor 181

182, 183 Widerstand 182, 183 resistor

25 186 Optokoppler 25,186 optocoupler

190 Modulschalter 190 module switch

191 , 192, 193, 194, 195, 199, 200, 201 , 202 Widerstand 191, 192, 193, 194, 195, 199, 200, 201, 202 resistor

197, 198 Transistor 197, 198 transistor

203 LED 203 LED

30 210 Modulschalter 30 210 module switch

212, 213, 214, 215, 220, 221 , 222 Widerstand 212, 213, 214, 215, 220, 221, 222 resistor

223 Kondensator 223 capacitor

224, 225 Dioden 224, 225 diodes

230 Modulschalter 230 module switch

35 231 PMOS 35,231 PMOS

232, 239 Widerstand 233 Zenerdiode 232 239 233 Resistance Zener diode

234, 235, 236, 238, 256, 257 Kondensator 234, 235, 236, 238, 256, 257 capacitor

235 Brückengleichrichter 235 Bridge Rectifiers

237 Transformator 237 transformer

5 250, 270 Modulschalter 5250, 270 module switch

271 DC/DC-Wandler 271 DC / DC converter

280 Modulschalter 280 module switch

286 DC-DC-Wandler 286 DC-DC converter

282, 283 Widerstand 282, 283 resistor

10 284 Zenerdiode 10,284 Zener diode

285 Kondensator 285 capacitor

300 Topologie 300 topology

301 , 302 Steuersignalquellen 301, 302 control signal sources

304 Solarmodul 304 Solar Module

15 305, 306 Steuerschleifen 15 305, 306 control loops

309 Steuerelement 309 control

31 1 , 312, 313, 314 Steuereingang 31 1, 312, 313, 314 control input

320 Modulschalter 320 module switch

321 Transformator 321 transformer

20 322, 323 Kondensatoren 20 322, 323 capacitors

340 Modulschalter 340 module switch

341 , 342 Optokoppler 341, 342 optocoupler

343, 344 Dioden 343, 344 diodes

345 Kondensator 345 capacitor

25 360 Solarkabel 25 360 Solar Cable

361 Energieleiter 361 power conductor

362, 364 Adernumhüllung 362, 364 Inner covering

363 Signalleiter 363 signal conductors

365 Kabelmantel 365 Jacket

30 370 Solarkabel 30 370 Solar Cable

371 Energieleiter 371 power conductor

373 Signalleiter 373 signal conductors

372, 374 Adernumhüllung 372, 374 Inner covering

375 Kabelmantel 375 Jacket

35 400 Solarmodul 35 400 Solar Module

401 Glasscheibe 402 EVA-Folie 401 glass pane 402 EVA film

403 Solarzellen 403 solar cells

404 EVA-Folie 404 EVA film

405 Rückseitenisolation 406 metallene Rückwand 405 back insulation 406 metal rear wall

407 Kühlrippen 407 fin

408 Rahmen 408 frames

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Classifications
Cooperative ClassificationY02E10/563, H01L31/02021, H02J3/383
European ClassificationH01L31/02H2B, H02J3/38D1S
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