[发明专利]太阳能模块和发电系统

说明书

描述了一种太阳能模块(1)，具有：布置在端子(3)之间的旁路二极管(4)的串联电路，该旁路二极管的串联电路总是在旁路二极管串联电路的两端和所有连接点处具有旁路端子(4.1‑4.4)；以及太阳能子模块(6)的串联电路(2)，该太阳能子模块的串联电路总是在太阳能模块串联电路的两端和所有连接点处具有子模块端子(6.1‑6.4)。每个旁路二极管(4)恰好与一个太阳能子模块(6)相关联。用于在保险单元(5)接收到断开信号时断开太阳能模块端子(6.1‑6.4)的电压的多个半导体开关(8.1‑8.4、9.1‑9.4)被设置用于将与它们相关联的太阳能子模块切换成无电压或无电流。至少一个旁路端子(4.1‑4.4)直接与相关联的子模块端子(6.1‑6.4)连接，并且至少一个旁路端子(4.1‑4.4)经由半导体开关(8.1‑8.4)中的一个与相关联的子模块端子(6.1‑6.4)连接。此外，还描述了具有这种太阳能模块(1)的发电系统。

描述

本发明涉及具有独立断开的子模块的太阳能模块，以及使用这种太阳能模块的发电系统。

在光伏发电系统中，各个太阳能模块彼此串联或并联连接，以便随后提供其值比单个太阳能模块高得多的电压和电流。在发生故障或危险的情况下，期望响应于断开信号分开该连接，从而确保不会在发电系统的任何点处出现危险的电压。

因此，从文档DE 10 2006 060 815A1中已知，给每个太阳能模块配备自身的断路开关或短路器，其响应于由逆变器发射的断开信号将相关联的太阳能模块切换成无电压(spannungsfrei)。在这种情况下，断路开关或短路器必须至少依据太阳能模块的总空载电压(通常为80伏)进行设计。成本更低且操作更可靠的变型应当在任何情况下均可以将组成太阳能模块的各个子模块切换成无电压，使得可以使用便宜得多的开关，这些开关仅须依据子模块的空载电压(通常为30伏)进行设计。

因此，例如可以使用在WO 2006/125664A1中公开的用于在各个太阳能模块的遮蔽情况下使用的有源旁路二极管，这些旁路二极管具有合适的半导体开关，通过这些旁路二极管也可桥接子模块。然而，这样导致的缺点在于，太阳能模块在激活桥接时可能对控制半导体开关的安全电路的供电没有任何帮助，使得必须动用其他的能源，这会导致额外的成本。

因此，本发明的任务在于，提供太阳能模块或发电系统，该太阳能模块或发电系统在所需的断开情况下满足安全标准且可以低成本地生产。

该任务通过独立权利要求1的太阳能模块以及并列的权利要求10的发电系统来实现。分别参考这些权利要求的从属权利要求显示出本发明的优选实施方式。

本发明的一个方面涉及太阳能模块，该太阳能模块具有布置在端子之间的旁路二极管的串联电路，该旁路二极管的串联电路总是在旁路二极管串联电路的两端和所有连接点处具有旁路端子。此外，该太阳能模块还包括太阳能子模块的串联电路，该太阳能子模块的串联电路总是在太阳能模块串联电路的两端和所有连接点处具有子模块端子，其中每个旁路二极管恰好与一个太阳能子模块相关联。设置了多个半导体开关，以用于在保险单元接收到断开信号时断开太阳能模块端子的电压，其中多个半导体开关中的每一个均被设置用于将与其相关联的太阳能子模块切换成无电压(spannungslos)或无电流(stromlos)。因此，至少使用和现有的太阳能子模块一样多的半导体开关。至少一个旁路端子直接与相关联的子模块端子连接，并且至少一个旁路端子经由半导体开关中的一个与相关联的子模块端子连接。通过这种类型的连接确保了，即使太阳能模块被切换成无电压或无电流，始终至少一个太阳能子模块不被短路。有利地，设置了保险单元以用于自未被短路的子模块两端下降的电压进行能源供应，使得它不需要任何独立的能源供应。即使在太阳能模块被遮蔽的情况下，其中电流在太阳能模块端子两端经由旁路二极管的串联电路被引导，可以通过打开将旁路端子与子模块端子连接的半导体开关来实现太阳能子模块的串联电路处的足以用于给保险单元供电的电压降。