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WO2015059195A1 - Wechselrichter-system und pv-system - Google Patents

Wechselrichter-system und pv-system Download PDF

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WO2015059195A1
WO2015059195A1 PCT/EP2014/072661 EP2014072661W WO2015059195A1 WO 2015059195 A1 WO2015059195 A1 WO 2015059195A1 EP 2014072661 W EP2014072661 W EP 2014072661W WO 2015059195 A1 WO2015059195 A1 WO 2015059195A1
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WO
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inverter
switching
arc
switching means
inverter unit
Prior art date
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Ceased
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PCT/EP2014/072661
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Müller
Steffen Knapp
Christoph Kipphan
Heiko Fasshauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaco New Energy GmbH
Original Assignee
Kaco New Energy GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. DC/AC converters
    • H02H7/1222—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. DC/AC converters responsive to abnormalities in the input circuit, e.g. transients in the DC input
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the invention relates to an inverter system having an inverter unit.
  • the inverter unit has a DC side for electrical connection to at least one photovoltaic (PV) generator and / or an electrical energy store and an AC side with at least one connection pole for electrical connection to a phase of an AC voltage network.
  • PV photovoltaic
  • Such inverter systems are preferably equipped with a safety device, which is referred to, for example, as an arc fault protection device, which interrupts a current flow in the event of an arc in a cabling on the DC side or in a photovoltaic generator and thereby extinguishes the arc.
  • a safety device which is referred to, for example, as an arc fault protection device, which interrupts a current flow in the event of an arc in a cabling on the DC side or in a photovoltaic generator and thereby extinguishes the arc.
  • the invention furthermore relates to a photovoltaic (PV) system which has a PV generator and / or an electrical energy store and a described inverter system.
  • PV photovoltaic
  • the invention relates to an inverter system, comprising: an inverter unit, comprising: a DC side for electrically connecting to at least one photovoltaic (PV) generator and / or an electrical energy store, and an AC side having at least one connection pole to electrical connection to a phase of an alternating voltage network, at least one controllable switching means having a switching contact which is connected or connected between the terminal pole of the inverter unit and the phase of the alternating voltage network and which has a closed and an open switching state, and an arc detection device for detecting a Arc, which is in operative connection with the switching means in such a way that the switching contact assumes the open switching state in a detected arc and thus separates the inverter unit from the phase or phases, whereby the arc extinguishes.
  • an inverter unit comprising: a DC side for electrically connecting to at least one photovoltaic (PV) generator and / or an electrical energy store, and an AC side having at least one connection pole to electrical connection to a
  • the inverter unit may have a plurality of terminal poles, each of which is assigned exactly one controllable switching means.
  • the inverter unit may have three connection poles, wherein correspondingly three switching means are provided. A respective switching contact of the switching means is looped or connected for this case between an associated terminal pole and an associated phase of a rotary power network.
  • inverter system can be used more cost-effective and easier-to-use components than in embodiments according to the prior art, which have, for example on the DC side an arc fault protection device with DC side separation.
  • This is due in particular to the fact that components which enable separation or switching on the AC side are significantly cheaper than corresponding components which enable separation or switching on the DC side.
  • the use of lossy semiconductor switches can be dispensed with. According to the feed-in function of the inverter unit is terminated by the separation or the (Ab-) switching on the AC side of the inverter unit and thus a power consumption on the DC side interrupted. This leads to a reliable extinction of the arc.
  • the inverter unit is typically configured to convert a DC voltage supplied on the DC side to an AC voltage to be output on the AC side. It can also be a transformation of the voltage to a lower or higher voltage.
  • the AC voltage network can be, for example, a typical public three-phase power grid or else an island power supply.
  • An island power Supply may, for example, be used to supply a localized area not connected to supraregional power grids, for example a mountain lodge or a remote area in a less developed country.
  • the switching means may preferably be a circuit breaker or a circuit breaker. Such switching means enable switching under load.
  • the switching means may be a bistable relay. This has in comparison to monostable relays or other monostable switching means in particular the advantage that neither of the two switching states requires a permanent current flow to its maintenance.
  • the bistable relay can also be designed as a circuit breaker or circuit breaker, so that the advantages described in the preceding paragraph are additionally achieved.
  • the design of the switching means as a bistable relay, in particular on the AC side of the inverter unit, is an independent idea which can be carried out independently of the other features described. This idea can also be combined with any other features described herein.
  • the arc detection device can be embodied, for example, by means of a camera, a voltmeter, a temperature sensor or otherwise. Preferably, it is associated with the DC side of the inverter unit. For example, it may be associated with a switch, wiring or other electrical component on the DC side.
  • the arc detection device can measure and evaluate both a voltage profile and a current profile over time.
  • the current profile has arcing characteristic, high-frequency components.
  • a current may be below a tripping limit of circuit breakers.
  • an operative connection can be understood both a direct and an indirect connection or coupling between the arc detection device and the switching means, which leads to the fact that the switching contact occupies the open switching state in a detected arc.
  • a direct control line may be present in the case of an immediate connection.
  • an output signal of the arc detection device can initially be assigned to a control device. leads, which in turn controls the switching means. This allows additional functions to be implemented.
  • the inverter system comprises a photovoltaic inverter, wherein the inverter unit, the switching means and the arc detection device are integrated in the photovoltaic switch.
  • the inverter system has a separate from the inverter unit switching device, wherein the switching means and the arc detection device are integrated into the switching device. This allows a separate arrangement of the inverter unit relative to the switching means and the arc detection device. This allows the use of the invention even with conventional inverters.
  • the invention further relates to a photovoltaic (PV) system, comprising: a photovoltaic (PV) generator and / or an electrical energy storage, and an inventive inverter system, wherein the DC side of the inverter unit with the PV Generator and / or the energy store is electrically connected.
  • PV photovoltaic
  • the PV generator can be, for example, a photovoltaic module or an arrangement of a plurality of photovoltaic modules.
  • the electrical energy store may be, for example, a battery, a rechargeable battery, an accumulator, a fuel cell or another suitable energy store.
  • the PV system according to the invention makes it possible to realize the advantages described with respect to the inverter system according to the invention for a complete PV system which can be used, for example, for feeding into a public grid and / or establishing a stand-alone power supply.
  • Fig. 1 a first embodiment of a PV system and 2 shows a second embodiment of a PV system.
  • Fig. 1 shows a photovoltaic (PV) system 1 according to a first embodiment.
  • the PV system 1 has a PV generator 3 and a photovoltaic (PV) inverter 7, which more an inverter unit 2, an arc detection device 6 and a switching means 5 having a switching contact 5a. These components are housed in a housing of the PV inverter 7.
  • the PV inverter 7 forms an inverter system according to the invention.
  • the inverter unit 2 is electrically coupled on the DC side to the PV generator 3, which in the present case is designed as an arrangement of photovoltaic modules.
  • the arc detection device 6 is associated with wiring between the PV generator 3 and the inverter unit 2.
  • the arc detection device 6 may for example be electrically connected or connected between the PV generator 3 and a DC side of the inverter unit 2.
  • an arc on the DC side can be detected.
  • the inverter unit 2 is further electrically coupled on the AC side via the switching contact 5a with a phase 4 of an AC voltage network.
  • the switching contact 5a is looped or connected between a connection pole 2a of the inverter unit 2 and the phase 4 of the alternating voltage network.
  • the switching means 5 has an open switching state with open switching contact 5a and a closed switching state when the switching contact 5a is closed.
  • an electrical connection between the inverter unit 2 or its connection pole 2 a and the phase 4 of the alternating voltage network is achieved, which makes it possible to feed electrical energy into the alternating voltage network. It is also possible to interrupt by switching the switching contact 5a in its open switching state, this feed.
  • the switching means 5 is in operative connection with the arc detection device 6, so that upon detection of an arc by the arc detection device 6, the switching contact 5a is set in its open switching state.
  • a control signal from the arc detection device 6 via a control line, not shown, to a control input, not shown, of the switching means 5 are transmitted.
  • a central control device in the form of a microprocessor or digital signal processor may be provided which, for example, controls the operation of the alternating judge unit 2 and the switching state of the switching means 5 controls or regulates.
  • the arc detection device 6 can supply a detection signal to the control device, wherein the control unit controls the switching means 5 in response to the detection signal, in particular in a detected arc in the open switching state.
  • an effective AC-side separation can be achieved, in which case the result is a DC side detected arc is deleted, since the system is then no longer under load.
  • the switching means 5 is presently designed as a circuit breaker and is therefore suitable for switching under load.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a PV system 1 modified in comparison to that of FIG. 1.
  • a separate switching device 8 is provided, which includes both the arc detection device 6 as well as the switching means 5 with its switching contact 5a in a housing.
  • further phases for example two further phases, may be present, which are correspondingly electrically connected to further output terminals of the inverter 2 via further controllable switching means.
  • a detected arc at least one of the switching means is opened.
  • at least one of the switching means remains closed in order to maintain a supply of the inverter 2 with electrical energy.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wechselrichter-System (7), bei welchem eine Wechselrichtereinheit (2) bei Erkennen eines Lichtbogens durch eine Lichtbogenerkennungseinrichtung (6) AC-seitig getrennt wird.

Description

Wechselrichter-System und PV-System
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Wechselrichter-System, welches eine Wechselrichtereinheit aufweist. Die Wechselrichtereinheit weist eine DC-Seite zum elektrischen Verbinden mit mindestens ei- nem Photovoltaik(PV)-Generator und/oder einem elektrischen Energiespeicher sowie eine AC- Seite mit mindestens einem Anschlusspol zum elektrischen Verbinden mit einer Phase eines Wechselspannungsnetzes auf.
Derartige Wechselrichter-Systeme werden bevorzugt mit einer Sicherheitseinrichtung ausgestattet, die beispielsweise als Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung bezeichnet wird, welche beim Auftreten eines Lichtbogens in einer Verkabelung auf der DC-Seite oder in einem Photovoltaik- generator einen Stromfluss unterbricht und dadurch den Lichtbogen verlöschen lässt. Üblicherweise erfolgt dies bei gattungsgemäßen Wechselrichter-Systemen durch Trennung auf der DC- Seite mit einem hierfür geeigneten DC-Schalter oder mit einem Halbleiterschalter. DC-Schalter, welche für derartige Zwecke geeignet sind, sind üblicherweise aufwändig und teuer. Halbleiter- Schalter wiederum haben den Nachteil, dass sie verlustbehaftet sind.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Photovoltaik(PV)-System, welches einen PV-Generator und/oder einen elektrischen Energiespeicher und ein beschriebenes Wechselrichter-System aufweist. Bei einem solchen PV-System treten die gleichen Probleme wie eben beschrieben auf. Aufgaben und Lösung
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Wechselrichter-System vorzusehen, bei welchem beim Auftreten eines Lichtbogens eine Unterbrechung des Stromflusses ohne die eingangs erwähnten Probleme möglich ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, ein PV-System vorzusehen, welches ein solches verbessertes Wechselrichter-System aufweist. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Wechselrichtersystem gemäß Anspruch 1 sowie ein PV- System gemäß Anspruch 5 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind beispielsweise in den Unteransprüchen beschrieben. Der Inhalt der Ansprüche wird hiermit durch ausdrückliche Inbe- zugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Die Erfindung betrifft ein Wechselrichter-System, welches Folgendes aufweist: eine Wechselrichtereinheit, aufweisend: eine DC-Seite zum elektrischen Verbinden mit mindestens einem Photovoltaik(PV)-Generator und/oder einem elektrischen Energiespeicher, und eine AC-Seite mit mindestens einem Anschlusspol zum elektrischen Verbinden mit einer Phase eines Wech- selspannungsnetzes, mindestens ein ansteuerbares Schaltmittel mit einem Schaltkontakt, der zwischen den Anschlusspol der Wechselrichtereinheit und die Phase des Wechselspannungsnetzes eingeschleift bzw. geschaltet ist und der einen geschlossenen und einen offenen Schaltzustand aufweist, und eine Lichtbogenerkennungseinrichtung zur Detektion eines Lichtbogens, die derart mit dem Schaltmittel in Wirkverbindung steht, dass der Schaltkontakt bei einem de- tektierten Lichtbogen den offenen Schaltzustand einnimmt und somit die Wechselrichtereinheit von der oder den Phasen trennt, wodurch der Lichtbogen verlöscht.
Es versteht sich, dass die Wechselrichtereinheit mehrere Anschlusspole aufweisen kann, denen jeweils genau ein ansteuerbares Schaltmittel zugeordnet ist. Insbesondere kann die Wechselrichtereinheit drei Anschlusspole aufweisen, wobei entsprechend drei Schaltmittel vorgesehen sind. Ein jeweiliger Schaltkontakt der Schaltmittel ist für diesen Fall zwischen einen zugehörigen Anschlusspol und eine zugehörige Phase eines Dreh Stromnetzes eingeschleift bzw. geschaltet.
Mittels des erfindungsgemäßen Wechselrichter-Systems können kostengünstigere und einfacher zu handhabende Komponenten verwendet werden als bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik, die beispielsweise DC-seitig eine Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung mit DC-seitiger Trennung aufweisen. Dies liegt insbesondere daran, dass Bauelemente, welche eine Trennung bzw. ein Schalten auf der AC-Seite ermöglichen, deutlich günstiger sind als entsprechende Bauelemente, welche eine Trennung bzw. ein Schalten auf der DC-Seite ermöglichen. Auf den Einsatz von verlustbehafteten Halbleiterschaltern kann verzichtet werden. Erfindungsgemäß wird durch die Trennung bzw. das (Ab-)Schalten auf der AC-Seite der Wechsel- richtereinheit die Einspeisefunktion der Wechselrichtereinheit beendet und somit eine Stromaufnahme auf der DC-Seite unterbrochen. Dies führt zu einem zuverlässigen Verlöschen des Lichtbogens.
Die Wechselrichtereinheit ist typischerweise derart ausgebildet, dass sie eine auf der DC-Seite gelieferte Gleichspannung in eine an der AC-Seite abzugebende Wechselspannung umwandelt. Dabei kann auch eine Transformation der Spannung zu einer niedrigeren oder höheren Spannung erfolgen.
Bei dem Wechselspannungsnetz kann es sich beispielsweise um ein typisches öffentliches dreiphasiges Stromnetz oder auch um eine Inselstromversorgung handeln. Eine Inselstromver- sorgung kann beispielsweise zur Versorgung eines lokal begrenzten, nicht mit überregionalen Stromnetzen verbundenen Bereichs verwendet werden, beispielsweise einer Berghütte oder eines abgelegenen Gebiets in einem wenig erschlossenen Land.
Bei dem Schaltmittel kann es sich bevorzugt um einen Leistungsschalter oder einen Leistungs- trennschalter handeln. Derartige Schaltmittel ermöglichen ein Schalten unter Last.
Bei dem Schaltmittel kann es sich um ein bistabiles Relais handeln. Dieses weist im Vergleich zu monostabilen Relais oder anderen monostabilen Schaltmitteln insbesondere den Vorteil auf, dass keiner der beiden Schaltzustände einen permanenten Stromfluss zu seiner Aufrechterhaltung erfordert. Das bistabile Relais kann auch als Leistungsschalter oder Leistungstrennschalter ausgeführt sein, so dass die im vorhergehenden Absatz beschriebenen Vorteile zusätzlich erreicht werden.
Es sei erwähnt, dass es sich bei der Ausführung des Schaltmittels als bistabiles Relais, insbesondere auf der AC-Seite der Wechselrichtereinheit, um eine selbständig und unabhängig von den sonstigen beschriebenen Merkmalen ausführbare erfinderische Idee handelt. Diese Idee kann auch mit allen sonstigen hierin beschriebenen Merkmalen kombiniert werden.
Die Lichtbogenerkennungseinrichtung kann beispielsweise mittels einer Kamera, eines Spannungsmessers, eines Temperatursensors oder anderweitig ausgeführt sein. Bevorzugt ist sie der DC-Seite der Wechselrichtereinheit zugeordnet. Beispielsweise kann sie einem Schalter, einer Verkabelung oder einer anderen elektrischen Komponente auf der DC-Seite zugeordnet sein. Zur Ermittlung, ob ein Lichtbogen vorliegt, kann die Lichtbogenerkennungseinrichtung sowohl einen Spannungsverlauf als auch einen Stromverlauf über der Zeit messen und auswerten. Insbesondere der Stromverlauf weist bei Lichtbögen charakteristische, hochfrequente Anteile auf. Bei Lichtbögen in Reihe zum Verbraucher kann ein Strom unter einer Auslösegrenze von Leitungsschutzschaltern liegen. Im Übrigen sei auch auf die einschlägige Fachliteratur ver- wiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
Unter einer Wirkverbindung kann sowohl eine unmittelbare wie auch eine mittelbare Verbindung bzw. Kopplung zwischen der Lichtbogenerkennungseinrichtung und dem Schaltmittel verstanden werden, welche dazu führt, dass der Schaltkontakt bei einem detektierten Lichtbogen den offenen Schaltzustand einnimmt. Beispielsweise kann bei einer unmittelbaren Verbindung eine direkte Steuerleitung vorhanden sein. Bei einer mittelbaren Verbindung kann beispielsweise ein Ausgangssignal der Lichtbogenerkennungseinrichtung zunächst einer Steuereinrichtung zuge- führt werden, welche dann wiederum das Schaltmittel steuert. Damit können zusätzliche Funktionen implementiert werden.
Gemäß einer Ausführung weist das Wechselrichter-System einen Photovoltaikwechseinchter auf, wobei die Wechselrichtereinheit, das Schaltmittel und die Lichtbogenerkennungseinrichtung in den Photovoltaikwechseinchter integriert sind. Damit wird eine kompakte und gegen unbefugten Zugriff auf Einzelteile geschützte Anordnung erreicht.
Gemäß einer hierzu alternativen Ausführung weist das Wechselrichter-System eine von der Wechselrichtereinheit getrennte Schalteinrichtung auf, wobei das Schaltmittel und die Lichtbogenerkennungseinrichtung in die Schalteinrichtung integriert sind. Dies ermöglicht eine separate Anordnung der Wechselrichtereinheit relativ zum Schaltmittel und zur Lichtbogenerkennungseinrichtung. Dies ermöglicht die Verwendung der Erfindung auch mit herkömmlichen Wechselrichtern.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Photovoltaik(PV)-System, welches Folgendes aufweist: einen Photovoltaik(PV)-Generator und/oder einen elektrischen Energiespeicher, und ein erfin- dungsgemäßes Wechselrichter-System, wobei die DC-Seite der Wechselrichtereinheit mit dem PV-Generator und/oder dem Energiespeicher elektrisch verbunden ist.
Bei dem PV-Generator kann es sich beispielsweise um ein Photovoltaikmodul oder um eine Anordnung von mehreren Photovoltaikmodulen handeln. Bei dem elektrischen Energiespeicher kann es sich beispielsweise um eine Batterie, eine wiederaufladbare Batterie, einen Akkumula- tor, eine Brennstoffzelle oder um einen anderen geeigneten Energiespeicher handeln.
Das erfindungsgemäße PV-System ermöglicht es, die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Wechselrichter-System beschriebenen Vorteile für ein komplettes PV-System zu realisieren, welches beispielsweise zur Einspeisung in ein öffentliches Netz und/oder zum Aufbau einer Inselstromversorgung verwendet werden kann. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Hierbei zeigen schematisch:
Fig. 1 : ein erstes Ausführungsbeispiel eines PV-Systems und Fig. 2: ein zweites Ausführungsbeispiel eines PV-Systems.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt ein Photovoltaik(PV)-System 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das PV- System 1 weist einen PV-Generator 3 und einen Photovoltaik(PV)-Wechselrichter 7 auf, wel- eher eine Wechselrichtereinheit 2, eine Lichtbogenerkennungseinrichtung 6 und ein Schaltmittel 5 mit einem Schaltkontakt 5a aufweist. Diese Komponenten sind in einem Gehäuse des PV- Wechselrichters 7 untergebracht. Vorliegend bildet der PV-Wechselrichter 7 ein Wechselrichter- System gemäß der Erfindung.
Die Wechselrichtereinheit 2 ist DC-seitig mit dem PV-Generator 3 elektrisch gekoppelt, welcher vorliegend als Anordnung von Photovoltaikmodulen ausgebildet ist. Wie gezeigt, ist die Lichtbogenerkennungseinrichtung 6 einer Verkabelung zwischen dem PV-Generator 3 und der Wechselrichtereinheit 2 zugeordnet. Wie gezeigt, kann die Lichtbogenerkennungseinrichtung 6 beispielsweise elektrisch zwischen den PV-Generator 3 und eine DC-Seite der Wechselrichtereinheit 2 eingeschleift bzw. geschaltet sein. Somit kann mittels der Lichtbogenerkennungseinrich- tung 6 ein Lichtbogen auf der DC-Seite erkannt werden.
Die Wechselrichtereinheit 2 ist des Weiteren AC-seitig über den Schaltkontakt 5a mit einer Phase 4 eines Wechselspannungsnetzes elektrisch gekoppelt. Der Schaltkontakt 5a ist zwischen einen Anschlusspol 2a der Wechselrichtereinheit 2 und die Phase 4 des Wechselspannungsnetzes eingeschleift bzw. geschaltet. Das Schaltmittel 5 weist bei offenem Schaltkontakt 5a einen offenen Schaltzustand und bei geschlossenem Schaltkontakt 5a einen geschlossenen Schaltzustand auf. Somit wird bei geschlossenem Schaltzustand des Schaltkontakts 5a eine elektrische Verbindung zwischen der Wechselrichtereinheit 2 bzw. deren Anschlusspol 2a und der Phase 4 des Wechselspannungsnetzes erreicht, was eine Einspeisung von elektrischer Energie in das Wechselspannungsnetz ermöglicht. Ebenso ist es möglich, durch Übergang des Schaltkontakts 5a in seinen offenen Schaltzustand diese Einspeisung zu unterbrechen.
Das Schaltmittel 5 steht in einer Wirkverbindung mit der Lichtbogenerkennungseinrichtung 6, so dass bei Detektion eines Lichtbogens durch die Lichtbogenerkennungseinrichtung 6 der Schaltkontakt 5a in seinen offenen Schaltzustand versetzt wird. Hierzu kann beispielsweise ein Steuersignal von der Lichtbogenerkennungseinrichtung 6 über eine nicht dargestellte Steuerleitung an einen nicht dargestellten Steuereingang des Schaltmittels 5 übertragen werden. Alternativ kann beispielsweise eine zentrale Steuereinrichtung in Form eines Mikroprozessors oder digitalen Signalprozessors vorgesehen sein, die bzw. der beispielsweise den Betrieb der Wechsel- richtereinheit 2 und den Schaltzustand des Schaltmittels 5 steuert bzw. regelt. Die Lichtbogenerkennungseinrichtung 6 kann ein Detektionssignal an die Steuereinrichtung liefern, wobei die Steuereinheit das Schaltmittel 5 in Abhängigkeit von dem Detektionssignal steuert, insbesondere bei einem detektierten Lichtbogen in den offenen Schaltzustand versetzt. Damit kann eine wirkungsvolle AC-seitige Trennung erzielt werden, wobei in diesem Fall im Ergebnis ein DC-seitig detektierter Lichtbogen gelöscht wird, da das System dann nicht mehr unter Last steht. Das Schaltmittel 5 ist vorliegend als Leistungsschalter ausgebildet und ist daher für ein Schalten unter Last geeignet.
Fig. 2 zeigt ein im Vergleich zu demjenigen von Fig. 1 abgewandeltes Ausführungsbeispiel ei- nes PV-Systems 1 . Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine separate Schalteinrichtung 8 vorgesehen, die sowohl die Lichtbogenerkennungseinrichtung 6 wie auch das Schaltmittel 5 mit seinem Schaltkontakt 5a in einem Gehäuse beinhaltet. Im Übrigen sei auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1 verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine herkömmliche Wechsel- richtereinheit 2 um eine Lichtbogenerkennungsfunktionalität zu ergänzen, wobei bei einem detektierten Lichtbogen ein sicherer Zustand herstellbar ist.
Es versteht sich, dass zusätzlich zu der einzelnen Phase 4 weitere Phasen, beispielsweise zwei weitere Phasen, vorhanden sein können, die entsprechend mit weiteren Ausgangspolen des Wechselrichters 2 über weitere ansteuerbare Schaltmittel elektrisch verbunden sind. Bei einem detektierten Lichtbogen wird mindestens eines der Schaltmittel geöffnet. Bevorzugt bleibt jedoch mindesten eines der Schaltmittel geschlossen, um eine Versorgung des Wechselrichters 2 mit elektrischer Energie aufrecht zu erhalten.

Claims

Patentansprüche
1 . Wechselrichter-System, aufweisend:
eine Wechselrichtereinheit (2), aufweisend:
eine DC-Seite zum elektrischen Verbinden mit mindestens einem Photovolta- ik(PV)-Generator (3) und/oder einem elektrischen Energiespeicher, und eine AC-Seite mit mindestens einem Anschlusspol (2a) zum elektrischen Verbinden mit einer Phase (4) eines Wechselspannungsnetzes, mindestens ein ansteuerbares Schaltmittel (5) mit einem Schaltkontakt (5a), der zwischen den Anschlusspol (2a) der Wechselrichtereinheit (2) und die Phase (4) des Wechselspannungsnetzes eingeschleift ist und der einen geschlossenen und einen offenen Schaltzustand aufweist, und
eine Lichtbogenerkennungseinrichtung (6) zur Detektion eines Lichtbogens, die derart mit dem Schaltmittel (5) in Wirkverbindung steht, dass der Schaltkontakt (5a) bei einem detektierten Lichtbogen den offenen Schaltzustand einnimmt.
2. Wechselrichter-System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (5) ein bistabiles Relais ist.
3. Wechselrichter-System nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend einen Photovoltaik(PV)- Wechselrichter (7), wobei die Wechselrichtereinheit (2), das Schaltmittel (5) und die Lichtbogenerkennungseinrichtung (6) in den PV-Wechselrichter (7) integriert sind.
4. Wechselrichter-System nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend eine von der Wechselrichtereinheit (2) getrennte Schalteinrichtung (8), wobei das Schaltmittel (5) und die Lichtbogenerkennungseinrichtung (6) in die Schalteinrichtung (8) integriert sind.
5. PV-System (1 ), aufweisend:
einen PV-Generator (3) und/oder einen elektrischen Energiespeicher, und ein Wechselrichter-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die DC-Seite der Wechselrichtereinheit (2) mit dem PV-Generator (3) und/oder dem Energiespeicher elektrisch verbunden ist.
PCT/EP2014/072661 2013-10-22 2014-10-22 Wechselrichter-system und pv-system Ceased WO2015059195A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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