DE202013011142U1

DE202013011142U1 - Assembly of a system for generating a direct current or an alternating current and system for generating a direct current or an alternating current

Info

Publication number: DE202013011142U1
Application number: DE202013011142.9U
Authority: DE
Original assignee: JUWI TECHNOLOGIES GmbH
Current assignee: JUWI INTERNATIONAL GMBH, DE
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-01-31
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: WO2013170958A3; WO2013170958A2; EP2850714A2

Abstract

Baugruppe einer Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms mit mindestens einem ersten Strang und einem zweiten Strang, wobei der erste Strang mindestens zwei in Reihe zueinander geschaltete Energieerzeuger aufweist und der zweite Strang mindestens einen Energieerzeuger aufweist, wobei zumindest die Energieerzeuger des ersten Strangs aus elektromagnetischer Strahlung, Wärmestrahlung, Fluidströmungen oder Biomasse einen Gleichstrom erzeugen oder Brennstoffzellen sind, die Gleichstrom erzeugen, wobei der erste Strang und der zweite Strang in Parallelschaltung an einen Eingang eines Anschlusskasten angeschlossen sind und der Anschlusskasten einen Aufwärtswandler aufweist, mit der die an dem Eingang des Anschlusskasten durch das Verschalten mit dem ersten Strang und dem zweiten Strang anliegenden Eingangsgleichspannung auf eine an einem Ausgang des Anschlusskastens anliegende konstante Ausgangsgleichspannung gewandelt wird, wobei die Ausgangsgleichspannung höher ist als die Eingangsgleichspannung.Assembly of a system for generating a direct current or an alternating current with at least a first line and a second line, the first line having at least two energy generators connected in series and the second line having at least one energy generator, at least the energy generators of the first line being electromagnetic Radiation, heat radiation, fluid flows or biomass produce a direct current or are fuel cells which generate direct current, the first strand and the second strand being connected in parallel to an input of a connection box and the connection box having a step-up converter, with which the at the input of the connection box by interconnecting the first strand and the second strand, the input DC voltage present is converted to a constant DC output voltage present at an output of the terminal box, the DC output voltage being higher t as the input DC voltage.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe einer Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms und eine solche Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms.The invention relates to an assembly of a system for generating a direct current or an alternating current and such a system for generating a direct current or an alternating current.

Aus der Praxis sind als eine der möglichen Bauformen einer Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms Photovoltaik-Anlagen bekannt. Als eine der möglichen Bauformen derartiger Photovoltaik-Anlagen ist das nachfolgend näher beschriebene Konzept aus der Praxis bekannt: einzelne Photovoltaik-Module werden in Reihe verschaltet und dadurch zu einem Strang zusammengefasst. Dabei wird die Länge des Strangs (die Anzahl der Photovoltaik-Module in einem Strang) durch die Ausgangsspannung der einzelnen Module und den zulässigen Eingangsspannungsbereich des Wechselrichters bestimmt, an dessen Eingang die von dem Strang erzeugte Gleichspannung anliegt. Als Ausführungsform dieses aus der Praxis bekannten Konzepts ist es ferner bekannt, mehrere Stränge auszubilden und in einer Parallelschaltung zusammenzufassen und am Eingang eines Anschlusskastens zu sammeln. Werden mehrere derartige Anschlusskästen vorgesehen, die jeweils an ihnen zusammengefasste, parallel geschaltete Stränge aufweisen, so können die Ausgangsströme dieser Anschlusskästen, die häufig Gleichströme sind, dem Eingangsklemmenfeld eines Wechselrichters zugeführt werden. Mit dem Wechselrichter werden die Eingangsströme dann in einen Wechselstrom gewandelt. Dieses aus der Praxis bekannte Konzept ist in der 1 dargestellt.From practice, photovoltaic systems are known as one of the possible designs of a system for generating a direct current or alternating current. As one of the possible designs of such photovoltaic systems, the concept described in more detail below is known in practice: individual photovoltaic modules are connected in series and thereby combined into one strand. The length of the string (the number of photovoltaic modules in a string) is determined by the output voltage of the individual modules and the permissible input voltage range of the inverter, at whose input the DC voltage generated by the string is applied. As an embodiment of this known in practice concept, it is also known to form a plurality of strands and summarized in a parallel circuit and collect at the entrance of a junction box. If a plurality of such junction boxes are provided, which each have their own strings connected in parallel, the output currents of these junction boxes, which are often direct currents, can be fed to the input terminal field of an inverter. With the inverter, the input currents are then converted into an alternating current. This concept known from practice is in the 1 shown.

Nachteilig an Photovoltaik-Modulen ist, dass die Ausgangsspannung der Photovoltaik-Module nicht konstant ist, sondern sich ändert, beispielsweise aufgrund der Erwärmung der das Photovoltaik-Modul bildenden Solarzellen (Photovoltaikzellen). Andere Einflussfaktoren für die Ausgangsspannung des Photovoltaik-Moduls sind zum Beispiel die Einstrahlung auf das Modul und die Umgebungstemperatur. Innerhalb eines Strangs addieren sich die einzelnen Spannungen zur so genannten Strangspannung, da die Photovoltaik-Module des Strangs in Reihenschaltung zusammengefasst sind. Durch das Zusammenfassen mehrerer Stränge mit unterschiedlicher Strangspannung, wie sie sich beispielsweise aufgrund der Fertigungstoleranzen der einzelnen Solarzellen oder Photovoltaik-Module ergeben kann, können Ausgleichsströme zwischen den einzelnen Strängen fließen, um ein gemeinsames Spannungsniveau aufzubauen. Dieser Vorgang wird häufig auch als Mismatching bezeichnet. Häufig erlauben Photovoltaik-Module herstellungsbedingt nur gewisse Rückströme, sodass bei derartigen Verschaltungen Absicherungen vorgenommen werden müssen, um zu vermeiden, dass das jeweilige Photovoltaik-Modul einem zu hohen Rückstrom ausgesetzt wird.A disadvantage of photovoltaic modules is that the output voltage of the photovoltaic modules is not constant, but changes, for example due to the heating of the photovoltaic module forming solar cells (photovoltaic cells). Other influencing factors for the output voltage of the photovoltaic module are, for example, the radiation to the module and the ambient temperature. Within a string, the individual voltages add up to the so-called string voltage, since the photovoltaic modules of the string are combined in series. By combining several strands with different strand voltage, as may result, for example, due to the manufacturing tolerances of the individual solar cells or photovoltaic modules, balancing currents can flow between the individual strands to build a common voltage level. This process is often referred to as mismatching. Frequently photovoltaic modules allow manufacturing only certain return currents, so in such interconnections fuses must be made to avoid that the respective photovoltaic module is exposed to excessive reverse current.

In der Ausführungsform, in der mehrere Anschlusskästen vorgesehen sind, deren Ausgangsstrom dem Wechselrichter zugeführt wird, ergibt sich somit eine Situation, dass bei einem Wechselrichter mit mehreren Eingangskanälen die Eingangsspannungen je Kanal in einem gewissen Bereich schwanken können. Dadurch ergeben sich wechselnde Arbeitspunkte für den Wechselrichter. Hierfür werden in der Praxis häufig MPP-Tracker (Maximum Power Point Tracker) verwendet, die den jeweils optimalen Arbeitspunkt finden sollen, wobei unter dem optimalen Arbeitspunkt der maximale Leistungspunkt der Stranggruppe verstanden wird.In the embodiment in which a plurality of terminal boxes are provided, whose output current is supplied to the inverter, there is thus a situation that in an inverter having a plurality of input channels, the input voltages per channel may vary within a certain range. This results in changing operating points for the inverter. For this purpose, MPP trackers (Maximum Power Point Tracker) are frequently used in practice, which are to find the optimum operating point in each case, whereby the optimum operating point is understood as the maximum power point of the strand group.

Aus WO 2010/002960 A1 ist es bekannt, bei einer Anlage zum Erzeugen eines Wechselstroms eine Baugruppe vorzusehen, die mindestens einen ersten Strang und einen zweiten Strang aufweist, wobei der erste Strang mehrere in Reihe zueinander geschaltete Photovoltaik-Module aufweist und auch der zweite Strang mehrere in Reihe geschaltete Photovoltaik-Module aufweist. Jeder Strang kann einen Anschlusskasten aufweisen, sodass die Strangspannung des Strangs jeweils an dem diesem Strang zugeordneten Anschlusskasten anliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform sieht die WO 2010/002960 A1 vor, jedem einzelnen Photovoltaik-Modul einen Anschlusskasten zuzuordnen. In dieser konkreten Ausführungsform, bei der jedem einzelnen Photovoltaik-Modul ein Anschlusskasten zugewiesen wird, schlägt WO 2010/002960 A1 vor, den Anschlusskasten mit einem Aufwärtswandler auszubilden, der dort als „boost module” bezeichnet wird. Dieses boost module erlaubt es, die von dem einzelnen Photovoltaik-Modul bereitgestellte, an dem Anschlusskasten anliegende Eingangsgleichspannung auf eine an einem Ausgang des jeweiligen, dem Photovoltaik-Moduls zugeordneten Anschlusskastens anliegende Ausgangsgleichspannung zu wandeln, wobei die Ausgangsgleichspannung höher ist als die Eingangsgleichspannung.Out WO 2010/002960 A1 It is known to provide in an installation for generating an alternating current, an assembly which has at least a first strand and a second strand, wherein the first strand has a plurality of series-connected photovoltaic modules and also the second strand a plurality of series-connected photovoltaic modules. Modules has. Each strand may have a terminal box, so that the strand tension of the strand is applied in each case to the connection box assigned to this strand. In a preferred embodiment, WO 2010/002960 A1 provides for assigning a terminal box to each individual photovoltaic module. In this specific embodiment, in which each individual photovoltaic module is assigned a terminal box, WO 2010/002960 A1 proposes to form the terminal box with an up-converter, which is referred to there as a "boost module". This boost module makes it possible to convert the input DC voltage provided by the individual photovoltaic module to a DC output voltage present at an output of the respective terminal box assigned to the photovoltaic module, the DC output voltage being higher than the DC input voltage.

Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Baugruppe einer Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms bereitzustellen sowie eine Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms bereitzustellen, die eine geringere Anzahl von Bauteilen aufweist und dadurch eine geringere Ausfallwahrscheinlichkeit, geringe Wartung und geringere Investitionskosten aufweist.Against this background, the invention has the object to provide an assembly of a system for generating a direct current or an alternating current and to provide a system for generating a direct current or alternating current, which has a smaller number of components and thereby a lower probability of failure, low maintenance and has lower investment costs.

Diese Aufgabe wird durch die Baugruppe des Anspruchs 1 sowie die Anlage gemäß 4 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der hiernach folgenden Beschreibung wiedergegeben.This object is achieved by the assembly of claim 1 and the system of FIG. Advantageous embodiments are given in the subclaims and the following description.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, mindestens einen ersten Strang und mindestens einen zweiten Strang in Parallelschaltung an einen Eingang eines Anschlusskastens anzuschließen und diesen Anschlusskasten mit einem Aufwärtswandler auszubilden, mit dem die an dem Eingang des Anschlusskastens durch das Verschalten mit dem ersten Strang und dem zweiten Strang anliegende Eingangsgleichspannung auf eine an einem Ausgang des Anschlusskastens anliegende Ausgangsgleichspannung gewandelt wird, wobei die Ausgangsgleichspannung höher ist als die Eingangsgleichspannung. Dies bietet den Vorteil, dass mit Aufwärtswandlern ausgestaltete Anschlusskästen nicht für jeden Energieerzeuger, beispielsweise für jedes Photovoltaik-Modul vorgehalten werden müssen. Es muss noch nicht einmal ein Anschlusskasten mit einem Aufwärtswandler pro Strang vorgesehen sein. Es wurde erkannt, dass selbst beim Zusammenfassen mehrerer Stränge in einer Parallelschaltung an den Eingang eines Anschlusskastens mit Aufwärtswandler die Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms immer noch mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden kann. The invention is based on the idea of connecting at least one first string and at least one second string in parallel to an input of a terminal box and forming this terminal box with an up-converter, with which at the input of the terminal box by the interconnection with the first strand and the second strand applied DC input voltage is converted to a voltage applied to an output of the terminal box output DC voltage, wherein the DC output voltage is higher than the DC input voltage. This offers the advantage that terminal boxes designed with boost converters do not have to be provided for every power generator, for example for each photovoltaic module. There does not even have to be a junction box with one boost converter per string. It has been recognized that even when combining multiple strings in a parallel connection to the input of a boost converter junction box, the plant for generating a DC or AC current can still be operated with high efficiency.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil der Reduzierung der Komponentenanzahl. Dadurch kann eine mit der erfindungsgemäßen Baugruppe ausgerüstete Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms mit geringeren Investitionskosten gebaut werden.The solution according to the invention offers the advantage of reducing the number of components. As a result, a system equipped with the assembly according to the invention for generating a direct current or an alternating current can be built with lower investment costs.

Die erfindungsgemäße Baugruppe weist mindestens einen ersten Strang und einen zweiten Strang auf, die in Parallelschaltung an einen Eingang eines Anschlusskastens mit einem Aufwärtswandler angeschlossen werden. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, auch mehr als zwei Stränge in Parallelschaltung an den Eingang des Anschlusskastens anzuschließen. Beispielsweise können auch mehr als drei, mehr als fünf, mehr als zehn, mehr als 20, mehr als 50 und insbesondere bevorzugt mehr als 100 Stränge in Parallelschaltung an den Eingang eines Anschlusskastens angeschlossen werden und dabei immer noch ein hinreichend hoher Wirkungsgrad der gesamten Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms beibehalten werden. Die Zahl der in Parallelschaltung vorsehbaren Stränge wird insbesondere durch die Maximalleistung des Hochsetzers beschränkt.The assembly according to the invention comprises at least a first strand and a second strand, which are connected in parallel to an input of a junction box with a boost converter. In the context of the invention, it is possible to connect more than two strings in parallel to the input of the junction box. For example, more than three, more than five, more than ten, more than 20, more than 50 and particularly preferably more than 100 strands can be connected in parallel to the input of a terminal box while still a sufficiently high efficiency of the entire system for Generating a direct current can be maintained. The number of strands to be provided in parallel is limited, in particular, by the maximum power of the boost converter.

Bei der erfindungsgemäßen Baugruppe weist der erste Strang mindestens zwei in Reihe zueinander geschaltete Energieerzeuger auf. Zum Erreichen der Vorteile der Erfindung ist es lediglich notwendig, dass der zweite Strang mindestens einen Energieerzeuger aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist aber auch der zweite Strang mindestens zwei in Reihe zueinander geschaltete Energieerzeuger auf. Es ist ferner denkbar, dass ein Energieerzeuger in einem Strang durch das Parallelschalten zweier oder mehrerer Unter-Energieerzeuger gebildet wird. Beispielsweise kann ein erster Energieerzeuger in dem ersten Strang durch Parallelschaltung zweier Unter-Energieerzeuger gebildet werden, wobei der so gebildete erste Energieerzeuger in dem ersten Strang in Reihe mit einem zweiten Energieerzeuger geschaltet werden kann, der wiederum durch Parallelschaltung zweier oder mehrerer Unter-Energieerzeuger gebildet wird.In the case of the assembly according to the invention, the first strand has at least two energy producers connected in series with one another. To achieve the advantages of the invention, it is only necessary that the second strand has at least one energy generator. In a preferred embodiment, however, the second strand also has at least two energy producers connected in series with one another. It is also conceivable that an energy generator is formed in one strand by the parallel connection of two or more sub-energy generators. For example, a first energy generator in the first strand can be formed by connecting two sub-energy generators in parallel, wherein the first energy generator thus formed in the first strand can be connected in series with a second energy generator, which in turn is formed by connecting two or more sub-generators in parallel ,

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen der erste Strang und/oder der zweite Strang mehr als zwei in Reihe zueinander geschaltete Energieerzeuger auf nämlich vorzugsweise mehr als drei, mehr als vier, mehr als fünf, mehr als zehn, mehr als 15 oder insbesondere bevorzugt mehr als 20 in Reihe zueinander geschaltete Energieerzeuger. Die Zahl der in Reihe zueinander geschalteten Energieerzeuger wird insbesondere durch eine möglicherweise für das System ausgewählte maximale Systemspannung und die pro Energieerzeuger im Strang gelieferte Spannung begrenzt sein. Beispielsweise können bei einer auf 1000 VDC festgelegten maximalen Systemspannung 24 Module je Strang (polykristallin, 60 Zellen) bzw. 18 Module je Strang (monokristallin, 60 Zellen) vorgesehen sein. Ändert man die maximal gewünschte Systemspannung, beispielsweise auf 1500 VDC, so sind auch mehr Module pro Strang denkbar.In a preferred embodiment, the first strand and / or the second strand more than two series-connected energy producers, namely preferably more than three, more than four, more than five, more than ten, more than 15 or more preferably more than 20 in series with each other connected energy producers. In particular, the number of power generators connected in series will be limited by a maximum system voltage possibly selected for the system and the voltage supplied in the train per power generator. For example, with a maximum system voltage set at 1000 VDC, 24 modules per strand (polycrystalline, 60 cells) or 18 modules per strand (monocrystalline, 60 cells) may be provided. Changing the maximum desired system voltage, for example, to 1500 VDC, so more modules per strand are conceivable.

Die Energieerzeuger des ersten Strangs sind dazu ausgebildet, aus elektromagnetischer Strahlung (beispielsweise als Photovoltaik-Modul), Wärmestrahlung (beispielsweise über Solarthermie), Fluidströmungen (beispielsweise Wind- oder Wasserkraft) oder Biomasse einen Gleichstrom zu erzeugen. Insbesondere bevorzugt sind die in dem ersten Strang in Reihe geschalteten Energieerzeuger aus der Gruppe der nachfolgend aufgezählten insbesondere als Energieerzeuger verstandenen Bauelemente ausgewählt: Photovoltaik-Modul, Solarthermiemodul mit angeschlossener Turbine zum Erzeugen eines Wechselstroms und Gleichrichter zum Erzeugen eines Gleichstroms, Windturbine oder Brennkessel zum Verbrennen von Biomasse und Erwärmen eines Fluids mit nachgeschalteter Turbine zum Erzeugen eines Wechselstroms und beigefügten Gleichrichter zum Erzeugen eines Gleichstroms. Ebenso kann ein Energieerzeuger des ersten Strangs eine Brennstoffzelle sein, die Gleichstrom erzeugt.The energy generators of the first strand are designed to generate a direct current from electromagnetic radiation (for example as a photovoltaic module), heat radiation (for example via solar thermal energy), fluid flows (for example wind or water power) or biomass. Particularly preferably, the energy producers connected in series in the first string are selected from the group of components listed below, in particular as energy producers: photovoltaic module, solar thermal module with connected turbine for generating an alternating current and rectifier for generating a direct current, wind turbine or combustion boiler for burning Biomass and heating a downstream turbine fluid to generate an alternating current and attached rectifier for generating a direct current. Likewise, a power generator of the first train may be a fuel cell that generates DC power.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Energieerzeuger im ersten Strang des gleichen Typs (bspw. allesamt Photovoltaik-Module im Gegensatz zu einer Mischung aus bspw. Photovoltaik-Modulen und Brennstoffzellen in einem Strang), insbesondere bevorzugt gleicher Bauart (bspw. allesamt Photovoltaik-Module mit 60 polykristallinen Zellen) innerhalb des jeweiligen Typs. Es ist aber auch denkbar, innerhalb des ersten Strangs Energieerzeuger unterschiedlicher Typen vorzusehen, beispielsweise einen ersten Energieerzeuger, der aus elektromagnetischer Strahlung Gleichstrom erzeugt, und einen zweiten Energieerzeuger, der als Brennstoffzelle ausgebildet ist, die Gleichstrom erzeugt.In a preferred embodiment, the energy producers in the first strand of the same type (for example, all photovoltaic modules in contrast to a mixture of, for example, photovoltaic modules and fuel cells in one strand), particularly preferably the same design (for example, all photovoltaic modules with 60 polycrystalline cells) within each type. However, it is also conceivable to provide energy generators of different types within the first strand, For example, a first power generator that generates direct current from electromagnetic radiation, and a second power generator, which is designed as a fuel cell that generates direct current.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist auch der mindestens eine Energieerzeuger im zweiten Strang ein Energieerzeuger, der aus elektromagnetischer Strahlung, Wärmestrahlung, Fluidströmungen oder Biomassen einen Gleichstrom erzeugt oder eine Brennstoffzelle ist, die Gleichstrom erzeugt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind alle Energieerzeuger in einer Baugruppe des gleichen Typs, insbesondere bevorzugt Photovoltaik-Module und ganz besonders bevorzugt identisch aufgebaute Photovoltaik-Module.In a preferred embodiment, the at least one energy generator in the second strand is also an energy generator which generates a direct current from electromagnetic radiation, heat radiation, fluid flows or biomasses or is a fuel cell which generates direct current. In a particularly preferred embodiment, all energy producers in an assembly of the same type, particularly preferably photovoltaic modules and very particularly preferably identically constructed photovoltaic modules.

In einer bevorzugten Ausführungsform der weiter oben näher beschriebenen Ausführungsform, bei der ein Energieerzeuger durch Parallelschaltung zweier oder mehrerer Unter-Energieerzeuger gebildet wird, ist der jeweilige Unter-Energieerzeuger ebenfalls ein Energieerzeuger, der aus elektromagnetischer Strahlung, Wärmestrahlung, Fluidströmungen oder Biomassen einen Gleichstrom erzeugt oder eine Brennstoffzelle ist, die Gleichstrom erzeugt.In a preferred embodiment of the embodiment described in more detail above, in which a power generator is formed by connecting two or more sub-generators in parallel, the respective sub-power generator is also an energy generator which generates a direct current from electromagnetic radiation, heat radiation, fluid flows or biomasses a fuel cell that generates DC power.

Der in dem Anschlusskasten vorgesehene Aufwärtswandler, der auch als Hochsetzsteller oder englisch als boost-converter oder step-up-converter bezeichnet werden kann, ist ein Gleichspannungswandler, bei dem der Betrag der Ausgangsspannung größer ist als der Betrag der Eingangsspannung. Beispielsweise kann er derart aufgebaut sein, dass eine Induktivität in Reihe mit einer Freilaufdiode geschaltet ist, hinter der ein Ladekondensator die Ausgangsspannung aufsummiert. Eine Spule wird durch einen Schalter, in der Regel einen Halbleiterschalter, wie beispielsweise einen IGBT (insulated-gate bipolar transistor; Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) oder einen MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor; Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) gegen Masse geschaltet. Beim Schalten fällt an der Spule die Eingangsspannung ab, der Strom durch die Spule und damit die im Magnetfeld gespeicherte Energie steigt an. Wird der Schalter wieder geöffnet, versucht die Spule den Stromfluss aufrecht zu erhalten. Die Spannung an dem sekundären Ende steigt sehr schnell an, bis sie die am Kondensator anliegende Spannung übersteigt und die Diode öffnet. Der Strom fließt im ersten Moment unverändert weiter und lädt den Kondensator weiter auf. Das Magnetfeld wird dabei abgebaut und gibt seine Energie ab, indem es den Strom über die Diode in den Ladekondensator und zur Last treibt. Ebenso ist eine Ansteuerung mittels eines VJET-(Vertical Junction Field Effect Transistor) denkbar.The up-converter provided in the terminal box, which may also be referred to as boost converter or boost-converter or step-up converter, is a DC-DC converter in which the magnitude of the output voltage is greater than the magnitude of the input voltage. For example, it may be constructed such that an inductance is connected in series with a freewheeling diode, behind which a charging capacitor adds up the output voltage. A coil is formed by a switch, typically a semiconductor switch, such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a metal-oxide-semiconductor (MOSFET) metal oxide semiconductor (MOSFET) Field effect transistor) connected to ground. When switching the input voltage drops on the coil, the current through the coil and thus the stored energy in the magnetic field increases. When the switch is opened again, the coil tries to maintain the current flow. The voltage at the secondary end rises very quickly until it exceeds the voltage applied to the capacitor and opens the diode. The current continues to flow unchanged in the first moment and continues to charge the capacitor. The magnetic field is thereby reduced and releases its energy by driving the current through the diode into the charging capacitor and to the load. Similarly, a drive by means of a VJET (Vertical Junction Field Effect Transistor) conceivable.

In einer bevorzugten Ausführungsform liefert der Aufwärtswandler eine konstante Ausgangsgleichspannung. Der Aufwärtswandler kann insbesondere bevorzugt dauerhaft eine konstante Ausgangsgleichspannung liefern, beispielsweise für die gesamte Betriebszeit der Baugruppe, beispielsweise bei Ausführung mit Photovoltaik-Modulen als Energieerzeuger für die gesamte Zeit, in der die Photovoltaik-Module mit elektromagnetischer Strahlung beschienen werden. Es ist aber auch denkbar, dass der Aufwärtswandler nur für eine vorher festgelegte (oder durch Messung von Umgebungs- oder Anlagenparametern festgelegte) Zeitperiode eine konstante Ausgangsgleichspannung liefert und für eine andere Zeitperiode eine andere (auf dem anderen Niveau konstant bleibende) Ausgangsgleichspannung erzeugt.In a preferred embodiment, the boost converter provides a constant DC output voltage. The boost converter may particularly preferably permanently supply a constant output DC voltage, for example for the entire operating time of the assembly, for example, when implemented with photovoltaic modules as energy producers for the entire time in which the photovoltaic modules are irradiated with electromagnetic radiation. However, it is also conceivable that the boost converter only supplies a constant DC output voltage for a predetermined period of time (or determined by measuring environmental or system parameters) and generates another output DC voltage (remaining constant at the other level) for another period of time.

Der Aufwärtswandler ist insbesondere derart ausgeführt, dass die Ausgangsgleichspannung, die er liefert, einstellbar ist. Die Höhe der als Ausgangsgleichspannung von dem Hochsetzer abgegebenen Spannung kann beispielsweise über die Ansteuerung der Schalter, insbesondere durch das Ändern der Frequenz der Schaltvorgänge eingestellt werden.The boost converter is in particular designed such that the output DC voltage that it delivers is adjustable. The magnitude of the voltage output by the boost converter as the DC output voltage can be set, for example, via the activation of the switches, in particular by changing the frequency of the switching operations.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufwärtswandler derart ausgeführt, dass er auch bei schwankender Eingangsgleichspannung eine zumindest für festgelegte Zeitperioden konstante Ausgangsgleichspannung liefert. Die Zeitperioden können länger als eine Sekunde sein, vorzugsweise die Länge von mehr als einer Minute, vorzugsweise von mehr als einer Stunde haben. Durch das Ansteuern der Schalter, insbesondere deren Schaltfrequenz kann erreicht werden, dass der Aufwärtswandler auch bei schwankender Eingangsgleichspannung eine zumindest für festgelegte Zeitperioden konstante Ausgangsgleichspannung liefert.In a preferred embodiment, the boost converter is designed in such a way that it supplies a DC output voltage which is constant for at least fixed periods of time even when the input DC voltage fluctuates. The time periods may be longer than one second, preferably longer than one minute, preferably more than one hour. By driving the switches, in particular their switching frequency can be achieved that the boost converter supplies even with fluctuating input DC voltage at least for a fixed time periods constant DC output voltage.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufwärtswandler derart ausgebildet, dass er eine Leistungsübertragung im Niederspannungsbereich bei Spannungen von 500 VDC bis 1500 VDC eingangsseitig und Spannungen ausgangsseitig von 600 VDC bis 1500 VDC unipolar, bzw. 600 VDC bis 3000 VDC bei bipolarer Verschaltungsart bereitstellt. In einer alternativen Ausführungsform ist der Aufwärtswandler derart ausgebildet, dass er im Mittelspannungsbereich bei Spannungen von 500 VDC bis 1500 VDC eingangsseitig Ausgangsgleichspannungen von größer 1500 VDC in unipolarer oder bipolarer Verschaltungsart bereitstellt.In a preferred embodiment, the boost converter is configured to provide low voltage power transfer at voltages of 500 VDC to 1500 VDC input side and voltages on the output side of 600 VDC to 1500 VDC unipolar, or 600 VDC to 3000 VDC in bipolar connection mode. In an alternative embodiment, the boost converter is designed such that it provides input DC voltages of greater than 1500 VDC in the unipolar or bipolar type of connection in the medium-voltage range at voltages of 500 VDC to 1500 VDC on the input side.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann dem Aufwärtswandler ein Begrenzer, beispielsweise in Form eines Bauteils mit einer Chopper-Steuerung nachgeschaltet sein, das die vom Aufwärtswandler gelieferte Ausgangsgleichspannung auf ein niedrigeres Niveau absenkt. Bei einer Chopper-Steuerung (Impulssteuerung) wird die Ausgangsgleichspannung des Aufwärtswandlers durch elektronische Schalter (Thyristor-Pulssteller, Gleichstromsteller, Transistor- oder IGBTSchalter) zerhackt und der Mittelwert der Spannung damit variiert (vergleichbar wie bei einer Pulsweitenmodulation (PWM) mittels des Tastgrades). Um die gewünschten Werte (Tastgrad, Spannung, Geschwindigkeit oder Leistung) zu erreichen, wird entweder die Taktfrequenz oder die Einschaltdauer verändert.In a preferred embodiment, a limiter, for example in the form of a component, may be connected downstream of the boost converter with a chopper control, which lowers the output DC voltage supplied by the boost converter to a lower level. In a chopper control (pulse control), the output DC voltage of the boost converter by electronic switches (thyristor pulse, DC chopper, transistor or IGBT switch) chopped and the mean value of the voltage varies (comparable to a pulse width modulation (PWM) by means of the duty cycle). To achieve the desired values (duty cycle, voltage, speed or power), either the clock frequency or the duty cycle is changed.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Elektronikkomponente des Anschlusskastens, welche mit dem Aufwärtswandler gekoppelt sein kann, für die Regelung der Spannung zuständig. Primär erfolgt in dieser Ausführungsform eine Regelung auf die Spannung, wenn ein gewisser Grenzwert der Spannung, bzw. Spannungsänderung überschritten wird, erfolgt eine Begrenzung des Stroms und ein „Abchoppern” mit der vorbeschriebenen Chopper-Steuerung. Bei Spannungsunterschieden wird durch den Aufwärtswandler nachgeregelt.In a preferred embodiment, an electronic component of the junction box, which may be coupled to the boost converter, is responsible for controlling the voltage. Primarily, in this embodiment, regulation takes place on the voltage, if a certain limit value of the voltage or voltage change is exceeded, there is a limitation of the current and a "decoupling" with the above-described chopper control. At voltage differences is readjusted by the up-converter.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Bauteil mit einer Chopper-Steuerung auch dem Aufwärtswandler eingangsseitig vorgeschaltet sein. Bei einem solchen Bauteil mit einer Chopper-Steuerung kann ein Strom erzeugt werden, der in Richtung der Energieerzeuger zurückfließt. Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, als Photovoltaik-Module ausgeführte Energieerzeuger zu bestromen, um eine Abtaufunktion derselben (Schneelast-Minimierung) zu generieren. Ebenso können Bauteile mit Chopper-Steuerung jedem einzelnen Strang, beispielsweise an dem Ort, an dem die Enden des Strangs in das Gehäuse des Anschlusskasten geführt werden, vorgesehen sein.In a preferred embodiment, a component with a chopper control can also be connected upstream of the up-converter. In such a component with a chopper control, a current can be generated, which flows back in the direction of the energy generator. This can be used, for example, to energize power generators designed as photovoltaic modules in order to generate a defrost function of the same (snow load minimization). Likewise, components with chopper control can be provided for each individual strand, for example at the location where the ends of the strand are guided into the housing of the connection box.

Ergänzend oder alternativ ist der Aufwärtswandler selbst derart ausgebildet, dass er eine Überspannung ausregeln kann, insbesondere bevorzugt eine Überspannung innerhalb eines Toleranzbandes ausregeln kann. Das Toleranzband kann beispielsweise eine Breite von 0 V bis 100 V aufweisen und insbesondere bevorzugt eine Breite von 0 V bis 700 V. In einer bevorzugten Ausführungsform der weiter unten näher beschriebenen erfindungsgemäßen Anlage, die die erfindungsgemäße Baugruppe aufweist, wird das Toleranzband in Abhängigkeit der Anlagenparameter festgelegt. Wird innerhalb der Anlage beispielsweise ein Wechselrichter vorgesehen, dem der von dem Anschlußkasten abgeführte Strom zugeführt wird, so kann das Toleranzband auf die Fähigkeit des Wechselrichters eingestellt werden, schwankende Eingangsspannungen aufzunehmen. Ebenso kann das einstellbare Toleranzband durch das Halbleitermaterial der Schalter im Aufwärtswandler beschränkt werden. Insbesondere bevorzugt wird dieses Ausregeln der Überspannung durch Alternieren der Ansteuerung der Leistungshalbleiter (elektronische Schalter) in dem Aufwärtswandler realisiert, wodurch ein Absenken oder gezieltes Steigern der Ausgangsspannung erreicht wird.Additionally or alternatively, the boost converter itself is designed such that it can compensate for an overvoltage, in particular preferably can compensate for an overvoltage within a tolerance band. The tolerance band may, for example, have a width of 0 V to 100 V and particularly preferably a width of 0 V to 700 V. In a preferred embodiment of the system according to the invention which is described in more detail below and which has the assembly according to the invention, the tolerance band will be dependent on the system parameters established. If, for example, an inverter is provided within the plant, to which the current discharged from the terminal box is supplied, the tolerance band can be set to the ability of the inverter to absorb fluctuating input voltages. Likewise, the adjustable tolerance band can be limited by the semiconductor material of the switches in the up-converter. In particular, this balancing of the overvoltage is realized by alternating the activation of the power semiconductors (electronic switches) in the up-converter, whereby a lowering or targeted increase of the output voltage is achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Anschlusskasten eine Kühlung auf. Insbesondere bevorzugt kann der Anschlusskasten einen der Umgebung des Anschlusskastens zugewandten, exponierten Kühlkörper aufweisen. Ein solcher Kühlkörper eignet sich zur Abführung der Verlustleistung, so diese bei dem Aufwärtswandler entsteht. Die Kühlung kann eine Konvektionskühlung sein. Ebenso kann die Kühlung in Verbindung mit einem Wärmetauscher, beispielsweise einem flüssigkeitsführenden Wärmetauscher oder aber auch einem Luft/Luft-Wärmetauscher ausgeführt sein. Die Kühlung kann jedoch auch eine PWM-gesteuerte, forcierte Kühlung oder aber auch eine forcierte Kühlung mit diskreten Spannungsstufen ausgeführt sein. Für eine forcierte Kühlung wird insbesondere bevorzugt ein Ventilator eingesetzt, der einen über einen Kühlkörper strömenden Fluidstrom, vorzugsweise Luftstrom erzeugen kann. Mittels der Pulsweitenmodulation(PWM)-Steuerung kann die Drehzahl eines solchen Ventilators vorzugsweise stufenlos eingestellt werden. Ebenso kann der Ventilator diskrete Drehzahlstufen (diskrete Spannungsstufen, die durch den Elektromotor des Ventilators umgesetzt zu diskreten Drehzahlstufen führen) aufweisen.In a preferred embodiment, the terminal box has a cooling. Particularly preferably, the connection box may have an exposed heat sink facing the environment of the connection box. Such a heat sink is suitable for removing the power loss, as it arises in the boost converter. The cooling can be convection cooling. Likewise, the cooling can be carried out in conjunction with a heat exchanger, for example a liquid-conducting heat exchanger or even an air / air heat exchanger. However, the cooling can also be a PWM-controlled, forced cooling or else a forced cooling with discrete voltage levels. For a forced cooling, it is particularly preferred to use a fan which can generate a fluid flow, preferably an air flow, flowing over a heat sink. By means of the pulse width modulation (PWM) control, the speed of such a fan can preferably be adjusted continuously. Similarly, the fan may include discrete speed stages (discrete voltage stages that translate into discrete speed levels through the electric motor of the fan).

Ergänzend oder alternativ kann die Kühlung des Anschlusskastens dadurch herbeigeführt werden, dass der Wärmeeintrag in den Anschlusskasten reduziert wird. Es ist denkbar, dass in dem Aufwärtswandler eine Verlustleistung anfällt. Es ist ferner denkbar, dass diese Verlustleistung durch den Aufwärtswandler oder andere Bauteile im Anschlusskasten in Wärme umgewandelt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform kann nun der Wärmeeintrag in den Anschlusskasten reduziert werden, in dem der Anfall der durch den Abbau der Verlustleistung herbeigeführten Wärme reduziert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Leistung des Aufwärtswandlers reduziert wird oder möglicherweise der Aufwärtswandler sogar zeitweilig abgeschaltet wird, so dass die Baugruppe zeitweilig keine Ausgangsgleichspannung liefert. Die Regelung der Leistung des Aufwärtswandlers kann insbesondere bevorzugt mittels einer Pulsweitenmodulation(PWM)-Ansteuerung der Schalter im Aufwärtswandler erfolgen.Additionally or alternatively, the cooling of the connection box can be brought about by the fact that the heat input is reduced in the terminal box. It is conceivable that a power loss occurs in the boost converter. It is also conceivable that this power loss is converted by the up-converter or other components in the junction box into heat. In a preferred embodiment, the heat input into the connection box can now be reduced, in which the accumulation of the heat caused by the reduction of the power loss is reduced. This can be done, for example, by reducing the power of the boost converter, or possibly even shutting off the boost converter, so that the assembly does not temporarily provide a DC output voltage. The regulation of the power of the up-converter can be carried out in particular preferably by means of a pulse width modulation (PWM) control of the switches in the up-converter.

Insbesondere bevorzugt ist am und/oder im Anschlusskasten ein Temperaturfühler vorgesehen. Besonders bevorzugt ist zusätzlich zu dem Temperaturfühler eine Regelung vorgesehen, die eine Kühlung aktiviert und/oder die Leistung des Aufwärtswandlers reduziert und/oder den Aufwärtswandler abschaltet, wenn ein vorher bestimmtes Temperaturniveau erreicht wird.Particularly preferably, a temperature sensor is provided on and / or in the connection box. Particularly preferably, in addition to the temperature sensor, a control is provided which activates cooling and / or reduces the power of the boost converter and / or switches off the boost converter when a predetermined temperature level is reached.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Baugruppe ein Messsystem auf, das an mindestens zwei Messstellen Messungen vornimmt. Die Messungen können in einem Speicher aufgezeichnet werden und/oder in einer Auswerteinheit ausgewertet und/oder über geeignete mittel, wie Leitungen, aber auch Funkverbindungen an außerhalb der Baugruppe befindliche Empfänger weitergegeben werden. Das Messsystem kann beispielsweise Temperaturen, beispielsweise die Temperaturen einzelner Photovoltaik-Module messen (wenn diese als Energieerzeuger eingesetzt werden) oder die Temperatur in einem Gehäuse des Anschlusskastens messen. Ebenso kann das Messsystem Leistungsdaten der Baugruppe erfassen, beispielsweise den Strom in einem Strang oder die Spannung über einen Strang oder beispielsweise den Stromfluss in den Aufwärtswandler und die Spannung am Eingang des Aufwärtswandlers und/oder den Stromfluss aus dem Aufwärtswandler und die Spannung am Ausgang des Aufwärtswandlers. Teile des Messsystems, beispielsweise eine Messplatine können in das Gehäuse des Anschlusskastens integriert werden.In a preferred embodiment, the assembly according to the invention has a measuring system which measures at at least two measuring points performs. The measurements can be recorded in a memory and / or evaluated in an evaluation unit and / or passed on by suitable means, such as lines, but also radio links to located outside the assembly receivers. For example, the measurement system may measure temperatures, such as the temperatures of individual photovoltaic modules (if used as energy generators), or measure the temperature in a housing of the junction box. Likewise, the measurement system may acquire performance data of the assembly, such as the current in a string or the voltage across a string or, for example, the current flow in the boost converter and the voltage at the input of the boost converter and / or the current flow from the boost converter and the voltage at the output of the boost converter , Parts of the measuring system, such as a measuring board can be integrated into the housing of the terminal box.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Baugruppe ein Regelung auf, die auf Grundlage der Messungen des Messsystems Stelleingriffe an Stellgliedern der Baugruppe vornimmt. Beispielsweise kann dem Aufwärtswandler ein MPP-Tracking Modul vorgeschaltet sein, das den optimalen Arbeitspunkt des Aufwärtswandlers sucht. Hierfür greift das MPP-Tracking Modul auf ein Stellglied, beispielsweise einen im Anschlusskasten vorgesehenen, einstellbaren Widerstand ein, variiert den Widerstand und prüft iterativ und wiederkehrend iterativ, welche Stellung des Stellglieds die beste Leistung des Aufwärtswandlers bereitstellt. Das MPP-Tracking Modul kann auch derart ausgebildet sein, dass der optimale Arbeitspunkt durch Veränderung der Einstellung des Aufwärtswandlers, beispielsweise durch die Ansteuerung der Schalter des Aufwärtswandlers, gesucht wird und das MPP-Tracking Modul lediglich als Auswerteeinheit ausgebildet ist, die die Leistung des Aufwärtswandlers mit einem ersten Satz von Einstellung prüft, die Leistung des Aufwärtswandlers mit einem anderer Satz von Einstellungen prüft und schließlich den Satz Einstellung wählt, der die größere Leistung bietet.In a preferred embodiment, the assembly according to the invention has a control that carries out control interventions on actuators of the assembly based on the measurements of the measuring system. For example, the up-converter may be preceded by an MPP tracking module which seeks the optimal operating point of the up-converter. To do this, the MPP tracking module intervenes on an actuator, such as an adjustable resistor provided in the terminal box, varies resistance, and iteratively and iteratively checks iteratively which position of the actuator provides the best performance of the boost converter. The MPP tracking module can also be designed such that the optimum operating point is sought by changing the setting of the boost converter, for example by controlling the switches of the boost converter, and the MPP tracking module is designed merely as an evaluation unit that measures the power of the boost converter Check with a first set of setup, check the boost converter's performance with a different set of settings, and finally choose the set setting that offers the greater performance.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist entweder am Eingang des Aufwärtswandlers (also nach der Parallelschaltung der Stränge) oder an den Enden der Stränge, kurz vor deren Parallelschalten ein DC-Schütz in dem Anschlusskasten integriert. Dadurch kann eine Überstromschutzeinrichtung vorgesehen werden, die in Kombination mit einer Strommessung dazu führen kann, dass ab einem vorher festgelegten, am DC-Schütz variable einstellbaren Strom der DC-Schütz auslöst. Die Auslösekennlinie (Auslösecharakteristik) kann dabei durch eine elektronische Schaltung bestimmt und einstellbar, oder durch Software in einer Steuereinheit realisiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der DC-Schütz auch von außerhalb der erfindungsgemäßen Baugruppe ansteuerbare, beispielsweise über ein Kabel oder über Funk. Insbesondere bevorzugt kann die Auslösung des DC-Schütz auch durch einen Schlüsselschalter oder einen Druckschalter ausgebildet sein.In a preferred embodiment, either at the input of the up-converter (ie after the parallel connection of the strings) or at the ends of the strings, shortly before their parallel connection, a DC contactor is integrated in the terminal box. As a result, an overcurrent protection device can be provided, which, in combination with a current measurement, can lead to the DC contactor tripping from a previously defined variable current adjustable at the DC contactor. The tripping characteristic (tripping characteristic) can be determined and adjusted by an electronic circuit, or realized by software in a control unit. In a preferred embodiment, the DC contactor is also controllable from outside the assembly according to the invention, for example via a cable or via radio. Particularly preferably, the triggering of the DC contactor can also be formed by a key switch or a pressure switch.

Der Anschlusskasten kann in einer bevorzugten Ausführungsform ein metallisches Gehäuse oder einen teilweise metallisch ausgeführtes Gehäuse aufweisen. Ein metallisches, bzw. teilweise metallisch ausgeführtes Gehäuse kann zur Übernahme einer Kühlleistung dienen. Das Gehäuse kann in einer bevorzugten Ausführungsform einen Korpus aufweisen, in dem die Elektronik untergebracht ist, und einen Sockel, auf dem der Korpus steht. Ebenso ist es möglich, dass das Gehäuse hängend, beispielsweise an einer Wand montiert wird.In a preferred embodiment, the connection box can have a metallic housing or a housing that is partially metallic. A metallic or partially metallic housing can serve to take over a cooling capacity. The housing may, in a preferred embodiment, comprise a body in which the electronics are housed and a pedestal on which the carcass stands. It is also possible that the housing is suspended, for example, mounted on a wall.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Anschlusskasten Schnellanschlüsse, beispielsweise Stecker, auf, an denen die Enden der Stränge angeschlossen werden können, bzw. an die eine Ausgangsleistung angeschlossen werden kann. Ebenso ist es denkbar, den Anschluss der Kabel an den Anschlusskasten mittels einer Kombination aus Schraubbolzen und Kabelschuh vorzunehmen. Der Schraubbolzen wird in ein stromführendes Gewinde geschraubt und überträgt den Strom über den Schraubbolzen und dem am Ende des Kabels vorgesehenen Kabelschuh auf das Kabel. Ebenso können als Anschlüsse des Anschlusskastens Reihenklemmen (V-Klemmen, Käfigklemmen) vorgesehen sein.In a preferred embodiment, the terminal box on quick connectors, such as plugs, on which the ends of the strands can be connected, or to which an output power can be connected. It is also conceivable to make the connection of the cable to the terminal box by means of a combination of bolt and cable lug. The bolt is screwed into a live thread and transmits the current through the bolt and the cable lug at the end of the cable to the cable. Likewise, terminal connections (V terminals, cage clamps) can be provided as connections of the connection box.

Vorzugsweise erfolgt das Parallelschalten der Stränge innerhalb des Anschlusskastens. Hierfür kann der Anschlusskasten eine Mehrzahl von Eingängen, bspw. Schnellanschlüsse, aufweisen, in die die Enden der Stränge gesteckt werden, wobei die Schnellanschlüsse in dem Anschlusskasten so verschaltet sind, dass sich eine Parallelschaltung der Stränge ergibt.Preferably, the parallel connection of the strands takes place within the junction box. For this purpose, the terminal box may have a plurality of inputs, for example. Quick connections, into which the ends of the strands are inserted, wherein the quick connectors are connected in the terminal box so that there is a parallel connection of the strands.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Baugruppe derart ausgeführt, dass einzelne Stränge aus der Parallelschaltung herausgenommen werden können, beispielsweise durch das Öffnen von in den Strangleitungen vorgesehenen Schaltern.In a preferred embodiment, the assembly is designed such that individual strands can be removed from the parallel circuit, for example by opening switches provided in the strands.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufwärtswandler unabhängig und bedarf keinerlei Informationen, bzw. Kommunikationen zwischen dem Wechselrichter und dem Aufwärtswandler.In a preferred embodiment, the boost converter is independent and does not require any information or communications between the inverter and the boost converter.

Die erfindungsgemäße Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms weißt mindestens eine erste erfindungsgemäße Baugruppe und mindestens eine zweite erfindungsgemäße Baugruppe auf sowie ein Gleichspannungs-Bussystem, wobei der Ausgang des Anschlusskastens der ersten Baugruppe an das Gleichspannungs-Bussystem angeschlossen ist und der Ausgang des Anschlusskastens der zweiten Baugruppe an das Gleichspannungs-Bussystem angeschlossen ist.The inventive system for generating a direct current or an alternating current know at least one first module according to the invention and at least one second module according to the invention and a DC bus system, wherein the output of Terminal box of the first module is connected to the DC bus system and the output of the terminal box of the second module is connected to the DC bus system.

In einer bevorzugten Ausführungsform weißt das Gleichspannungs-Bussystem eine konstante Spannung auf. Mit Hilfe der Aufwärtswandler der Anschlusskästen kann an den Anschlusskästen eine konstante Ausgangsspannung erzeugt werden, die gleich der in einer bevorzugten Ausführung als konstant gewählten Spannung des Gleichspannungs-Bussystems ist. Bei einer solchen Ausführungsform eines Gleichspannungs-Bussystems mit konstanter Spannung kann ein an das Gleichspannungs-Bussystem angeschlossener Wechselrichter eine konstante Spannung erhalten und kann in einem optimalen Arbeitspunkt arbeiten.In a preferred embodiment, the DC bus system has a constant voltage. With the help of the up-converter of the junction boxes, a constant output voltage can be generated at the terminal boxes, which is equal to the voltage of the DC bus system selected as constant in a preferred embodiment. In such an embodiment of a constant voltage DC bus system, an inverter connected to the DC bus system can receive a constant voltage and can operate at an optimum operating point.

In einer Ausführungsform mit an das Gleichspannungs-Bussystem angeschlossenem Wechselrichter, kann die Spannung am Eingang des, bzw. der Wechselrichter und die Ausgangsspannung an den Anschlusskästen erfasst, verglichen und ggf. nachgeregelt werden, um die Spannung des Gleichspannungs-Bussystems am Wechselrichtereingang konstant zu halten.In an embodiment with an inverter connected to the DC bus system, the voltage at the input of, or the inverter and the output voltage at the terminal boxes can be detected, compared and possibly readjusted to keep the voltage of the DC bus system at the inverter input constant ,

In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Wechselrichter an das Gleichspannungs-Bussystem angeschlossen, dem über einen Anschluss Gleichstrom von dem Gleichspannungs-Bussystem zugeführt wird und der hieraus einen Wechselstrom erzeugt. In einer bevorzugten Ausführungsform können mehrere Wechselrichter an das Gleichspannungs-Bussystem angeschlossen werden.In a preferred embodiment, at least one inverter is connected to the DC bus system to which DC power is supplied from the DC bus system via a terminal and generates an AC current therefrom. In a preferred embodiment, multiple inverters may be connected to the DC bus system.

In einer ergänzenden oder alternativen Ausführungsform kann an das Gleichspannungs-Bussystem ein Anschluss angeschlossen sein, an dem ein Gleichstrom-Verbraucher angeschlossen werden kann. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms eingesetzt werden, nämlich wenn der Gleichstrom-Verbraucher an diesen Anschluss angeschlossen wird. Als Gleichstrom-Verbraucher wird auch ein Energiespeichermedium verstanden. Beispielsweise kann an diesen Anschluss eine Batterie angeschlossen werden.In a supplementary or alternative embodiment, a connection can be connected to the DC bus system to which a DC load can be connected. In this way, the system according to the invention can be used to generate a direct current, namely when the DC load is connected to this terminal. As a direct current consumer, an energy storage medium is understood. For example, a battery can be connected to this port.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gleichspannungs-Bussystem außerhalb eines Gehäuses angeordnet, insbesondere außerhalb eines Gehäuses eines Anschlusskastens angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gleichspannungs-Bussystem verwendet, um einen Anschlusskasten mit einem Gleichstrom-Verbraucher und/oder einem Wechselrichter zu verbinden, die in einem anderen Gehäuse angeordnet sind und die insbesondere bevorzugt beabstandet von dem Gehäuse des Anschlusskastens angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Länge zumindest einer Leitung des Gleichspannungs-Bussystems länger, als die Länge, Breite und/oder Höhe eines Anschlusskastens und insbesondere bevorzugt länger als 0,5 m, besonders bevorzugt länger als 1 m, besonders bevorzugt länger als 5 m und vor allem bevorzugt länger als 10 m.In a preferred embodiment, the DC bus system is arranged outside a housing, in particular arranged outside a housing of a terminal box. In a preferred embodiment, the DC bus system is used to connect a junction box to a DC load and / or an inverter, which are arranged in another housing and which are particularly preferably spaced from the housing of the junction box. In a preferred embodiment, the length of at least one line of the DC bus system is longer than the length, width and / or height of a terminal box and particularly preferably longer than 0.5 m, more preferably longer than 1 m, particularly preferably longer than 5 m and especially preferably longer than 10 m.

In einer bevorzugten Ausführungsform verbindet das Gleichspannungs-Bussystem einen Anschlusskasten und einen Wechselrichter oder einen Gleichstrom-Verbraucher, wenn der Wechselrichter oder der Gleichstrom Verbraucher mehr als 1 m, insbesondere bevorzugt mehr als 5 m, insbesondere bevorzugt mehr als 10 m und besonders bevorzugt mehr als 20 m von dem Anschlusskasten entfernt sind.In a preferred embodiment, the DC bus system connects a junction box and an inverter or DC load when the inverter or DC load is more than 1 m, more preferably more than 5 m, more preferably more than 10 m and most preferably more than 20 m away from the junction box.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Länge des kürzesten Verbindungskabels des dem Anschlusskasten am nächsten angeordneten Energieerzeugers mit dem Anschlusskasten kürzer, als die Länge der kürzesten Leitung, die Teil des Gleichspannungs-Bussystems ist.In a preferred embodiment, the length of the shortest connection cable of the power generator closest to the terminal box to the terminal box is shorter than the length of the shortest line forming part of the DC bus system.

Gerade beim Einsatz eines Gleichspannungs-Bussystems über große Distanzen vom Anschlusskasten zum Wechselrichter oder einem Gleichstrom-Verbraucher lassen sich die Vorteile realisieren, dass die Übertragungsverlusten bei Gleichspannungsleitungen geringer sind als bei mit Wechselstrom beaufschlagten Leitungen.Especially when using a DC bus system over long distances from the terminal box to the inverter or a DC load can be realized the advantages that the transmission losses are less with DC lines than with AC acted upon lines.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Länge des kürzesten Verbindungskabels des dem Anschlusskasten am nächsten angeordneten Energieerzeugers mit dem Anschlusskasten kürzer als 5 m, insbesondere gleich oder kürzer als 3 m, insbesondere bevorzugt kleiner als 1 m. Als Verbindungskabel wird insbesondere das Kabel verstanden, das den Energieerzeuger, beispielsweise das Photovoltaikmodul verlässt und bis zu einem Anschluss an dem Anschlusskasten reicht. Seine Länge ist die Länge vom Verlassen des Energieerzeugers, bspw. vom Verlassen des Gehäuses des Energieerzeugers bis zum Eintritt in den Anschlusskasten oder einem dem Anschlusskasten ggf. vorgelagerten Sammelpunkt, an dem die Stränge bereits vor dem Eintritt in den Anschlusskasten parallel geschaltet werden. Ein solcher Sammelpunkt wird zur Vereinfachung der Beschreibung auch als „Eintritt in den Anschlusskasten” oder „Anschluss an den Anschlusskasten” verstanden. Als Anschluss an dem Anschlusskasten wird auch sowohl ein am Gehäuse des Anschlusskasten vorgesehener Stecker, an den ein Strang angeschlossen wird, als auch eine Durchführungsöffnung für ein Kabel des Strangs verstanden. In seinem Verlauf vom Energieerzeuger bis zum Anschlusskasten kann das Kabel Zwischenstecker aufweisen. Beispielsweise kann zur Bildung des Verbindungskabels ein aus dem Energieerzeuger herausführendes Kabel, das einen Stecker aufweist, mit einem aus dem Anschlusskasten herausführenden Kabel, das einen Stecker aufweist, verbunden werden. Die so gebildete Leitung wird ebenfalls als Verbindungskabel verstanden. Dies erfolgt vor dem Hintergrund des mit dieser bevorzugten Ausführungsform erreichten Vorteils: In der bevorzugten Ausführungsform wird versucht, den Anschlusskasten und vor allem den darin vorgesehenen Hochsetzer so nah wie möglich an die in Reihe geschalteten Energieerzeuger anzuordnen. Wird der Hochsetzer dazu eingesetzt, eine konstante Ausgangsgleichspannung zu erzeugen, so werden bei dieser Ausführungsform die damit verbundenen Vorteile so nah wie möglich am Strang realisiert.In a preferred embodiment, the length of the shortest connecting cable of the energy generator closest to the connection box with the connection box is shorter than 5 m, in particular equal to or shorter than 3 m, particularly preferably less than 1 m. The connection cable is understood in particular to be the cable which leaves the energy generator, for example the photovoltaic module, and extends to a connection to the connection box. Its length is the length from leaving the power generator, for example. From leaving the housing of the power generator to the entrance into the terminal box or a connection box upstream of any collection point where the strands are connected in parallel before entering the terminal box. Such a collection point is also understood as "entry into the connection box" or "connection to the connection box" for the purpose of simplifying the description. As a connection to the terminal box is also understood both a provided on the housing of the terminal box connector to which a strand is connected, as well as a passage opening for a cable of the strand understood. In its course from the power generator to the connection box, the cable may have intermediate plugs. For example, to form the connection cable, a cable leading out of the power generator and having a plug can be connected to a cable leading out of the connection box and having a plug. The line thus formed is also understood as a connection cable. This is done against the background of the advantage achieved with this preferred embodiment: In the preferred embodiment, it is attempted to place the junction box and, in particular, the boost converter provided therein as close as possible to the power generators connected in series. If the boost converter is used to generate a constant DC output voltage, the advantages associated with this embodiment are realized as close as possible to the string.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Strang der in Reihe geschalteten Energieerzeuger so ausgeführt werden, dass er sich von einem dem Anschlusskasten nahen Startpunkt aus in eine Richtung fort von dem Anschlusskasten erstreckt. Das Ende des Strangs am Startpunkt wird mit dem Anschlusskasten verbunden und zwar in der Regel über das kürzeste Verbindungskabel. Bei einer solchen Ausführungsform wird an dem dem Anschlusskasten entfernten Ende des Strangs ein Kabel vorgesehen, dass zur Vervollständigung der Reihenschaltung zum Anschlusskasten zurückgeführt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform weist dieses zurückführende Kabel eine Länge von mehr als 30 Metern, besonders bevorzugt von mehr als 40 Metern auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist dieses zurückführende Kabel eine Länge von weniger als 190 Metern, besonders bevorzugt von weniger als 180 Metern auf.In a preferred embodiment, the string of series-connected power generators may be configured to extend in a direction away from the terminal box from a starting point near the terminal box. The end of the strand at the starting point is connected to the junction box, usually via the shortest connecting cable. In such an embodiment, a cable is provided at the end of the strand remote from the junction box, which is returned to the junction box to complete the series connection. In a preferred embodiment, this returning cable has a length of more than 30 meters, more preferably more than 40 meters. In a preferred embodiment, this returning cable has a length of less than 190 meters, more preferably less than 180 meters.

In einer alternativen Ausführungsform kann der Strang der in Reihe geschalteten Energieerzeuger so ausgeführt werden, dass er sich von einem dem Anschlusskasten nahen Startpunkt aus in Art einer Schlaufe, beispielsweise auch in Form von zwei parallel zueinander verlaufender Teilstränge (hinführender Teilstrang, zurückführender Teilstrang) zu einem Endpunkt erstreckt, der ebenfalls nahe dem Anschlusskasten angeordnet ist. Sowohl das Ende des Strangs am Startpunkt als auch das Ende des Strangs am Endpunkt werden vorzugsweise mit in etwa gleich kurzen Verbindungskabeln, vorzugsweise mit Verbindungskabeln der Länge des vorstehend näher beschriebenen kürzesten Verbindungskabel mit einander verbunden.In an alternative embodiment, the string of series-connected power generator can be designed so that it from a terminal box near starting point in the manner of a loop, for example, in the form of two mutually parallel sub-strands (leading sub-strand, trailing sub-strand) to a End point extends, which is also located near the terminal box. Both the end of the strand at the starting point and the end of the strand at the end point are preferably connected to each other with approximately equal short connecting cables, preferably with connecting cables of the length of the shortest connecting cable described in detail above.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gleichspannungs-Bussystem als Daisy-Chain ausgeführt, insbesondere bevorzugt als Daisy-Chain im Ring. Als „Daisy-Chain” bezeichnet man eine Anzahl von Hardwarekomponenten, welche in Serie miteinander verbunden sind, nämlich in Form eines Bussystems. Dabei ist eine erste Komponente, hier ein erster Anschlusskasten unmittelbar über den Bus mit dem Wechselrichter, bzw. dem Gleichstrom-Verbraucher verbunden. Die weiteren Komponenten, also beispielsweise die weiteren Wechselrichter oder Gleichstromverbraucher oder aber auch die weiteren Anschlusskästen sind jeweils mit ihren Vorgängern verbunden (Reihenschaltungsprinzip), sodass eine Kette entsteht (deshalb „Daisy-Chain”). Das Signal zu und von einer Komponente geht nun über seinen Vorgänger bis zum ersten Wechselrichter, bzw. bis zum ersten Gleichstrom-Verbraucher. Durch den Einsatz einer Daisy-Chain-Struktur ist ein Umlenken von Leistungsflüssen (Strömen) realisierbar. Durch eine an die Elektronikkomponenten des Aufwärtswandlers angekoppelte Gleichstromschaltstelle kann der Ring definiert unterbrochen und ein fehlerhaftes Segment, z. B. ein Kabel, freigeschaltet werden, ohne das das Gleichspannungs-Bussystem vollständig unterbrochen werden muss. Die Gleichstrom-Schaltstelle erlaubt ebenfalls das Abtrennen des gesamten Anschlusskastens aus dem Gleichspannungs-Bussystem. Vor Ort kann die Gleichspannung-Schaltstelle ebenfalls zur Freischaltung bei Wartungsarbeiten genutzt werden. Die Gleichspannungs-Schaltstelle ist gegen selbstständiges Wiedereinschalten elektronisch gesichert.In a preferred embodiment, the DC bus system is designed as a daisy chain, particularly preferably as a daisy chain in the ring. A "daisy-chain" refers to a number of hardware components which are connected in series, namely in the form of a bus system. In this case, a first component, in this case a first connection box, is connected directly via the bus to the inverter or the DC load. The other components, such as the other inverters or DC consumers or the other terminal boxes are each connected to their predecessors (series circuit principle), so that a chain is created (therefore "daisy-chain"). The signal to and from a component now goes through its predecessor to the first inverter, or until the first DC load. By using a daisy-chain structure, a redirection of power flows (currents) can be realized. By a DC switching point coupled to the electronic components of the boost converter, the ring can be interrupted in a defined manner and a faulty segment, eg. As a cable can be unlocked without the DC bus system must be completely interrupted. The DC switch also allows the disconnection of the entire junction box from the DC bus system. On site, the DC voltage switching point can also be used for activation during maintenance work. The DC switching point is electronically protected against autonomous reconnection.

Bei der Verschaltung mehrerer Anschlusskästen und mind. einem Wechselrichter in einer Ausführung des DC-Bus als Daisy Chain, kann das so verschaltete System in der Lage sein, fehlerhafte Leitungssegmente oder Anschlusskästen aus dem System zu entfernen (vom DC-Bus zu trennen). Dies kann insbesondere bevorzugt wie folgt umgesetzt werden: Es kann im normalen Betrieb, vor dem Boost-Zyklus, also bevor die leitende Phase der Leistungshalbleiterschalter des Aufwärtswandlers beginnt, also in deren Totzeit (Auszeit) eine Isolationsmessung (Spannung DC+ gegen Erde, DC– gegen Erde) durchgeführt werden. Da die Totzeit (Auszeit) der Leistungshalbleiterschalter des Aufwärtswandlers häufig ca. 170 μs beträgt und für eine Isolationsmessung üblicherweise 3 bis 4 μs benötigt werden, ist die Durchführung einer solchen Messung unkritisch. Das Messergebnis der Isolationsmessung kann an eine Auswerteeinheit zurückgemeldet werden. So können Isolationsfehler auf den DC-Leitungen erkannt werden (Eingangs- und Ausgangsseite des Anschlusskasten). Durch eine Überwachung des Ausgangsstromes des Aufwärtswandlers ist eine Erkennung (Überschreitung) von Grenz- und Schwellwerten, sowie der Änderung (Anstieg) des Stromes gegeben. Der integrierte Regler kann nun auf Basis dieser Werte die Ansteuerung innerhalb des Aufwärtswandlers verändern (Variation der PWM). So wird der Ausgangsstrom selbsttätig auf einen festgesetzten Maximalwert begrenzt. Wird dieser Maximalwert für eine längere Zeit (festgelegte Zeit x) erreicht, erfolgt ein Abschalten des Aufwärtswandlers und ein Trennen des Anschlusskastens auf der DC-Ausgangsseite.When connecting several terminal boxes and at least one inverter in a version of the DC bus as a daisy chain, the system connected in this way may be able to remove faulty line segments or terminal boxes from the system (to be disconnected from the DC bus). This can particularly preferably be implemented as follows: It can in normal operation, before the boost cycle, ie before the conductive phase of the power semiconductor switch of the boost converter begins, ie in the dead time (off) an insulation measurement (voltage DC + to ground, DC against Earth). Since the dead time (timeout) of the power semiconductor switch of the boost converter is often about 170 microseconds and for an insulation measurement usually 3 to 4 microseconds are needed, the implementation of such a measurement is not critical. The measurement result of the insulation measurement can be reported back to an evaluation unit. In this way, insulation faults on the DC cables can be detected (input and output side of the terminal box). Monitoring the output current of the boost converter provides detection (overshoot) of limit and threshold values as well as the change (increase) in the current. The integrated controller can now change the control within the boost converter on the basis of these values (variation of the PWM). Thus, the output current is automatically limited to a set maximum value. If this maximum value is reached for a longer time (fixed time x), the up-converter is switched off and disconnecting the junction box on the DC output side.

Eine Trennfunktion auf der DC-Seite kann durch DC-Schaltstellen in jedem Pfad (DC+, DC–, DC”0” usw.) erreicht werden. Diese sind vorzugsweise als motorisierte DC-Schalter oder DC-Lasttrennschalter mit einem Schaltvermögen von bis zu 500 A ausgeführt. Zur Ansteuerung dieser Schaltstellen kann die Steuerelektronik des Boosteinheit (Hochsetzsteller) über entsprechend dimensionierte Schaltausgänge verfügen. Diese Schaltausgänge können zum Beispiel Halbleiterschalter oder Relais sein.A disconnect function on the DC side can be achieved by DC switches in each path (DC +, DC-, DC "0", etc.). These are preferably designed as motorized DC switches or DC circuit breakers with a switching capacity of up to 500 A. To control these switching points, the control electronics of the boost unit (boost converter) can have correspondingly sized switching outputs. These switching outputs can be, for example, semiconductor switches or relays.

Um die Funktion der Trennung von fehlerhaften Leitungssegmenten des DC-Buses zu realisieren, ist eine entsprechende Anordnung der DC-Schaltelemente zu wählen. Diese stellt sich wie folgt dar: In jeden Pfad und hier für jede Anschlussstelle (Leitung), ist eine solche DC-Schaltstelle zu integrieren. Alle Anschlussstellen eines jeden Pfades sind nach der Schaltstelle zu Brücken und mit dem entsprechenden Pfad der Hochsetzeinheit zu verbinden.In order to realize the function of the separation of faulty line segments of the DC bus, a corresponding arrangement of the DC switching elements is to be selected. This is as follows: In each path and here for each connection point (line), such a DC switching point is to be integrated. All connection points of each path must be connected to the jumpers to the jumpers and to the corresponding path of the push-up unit.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden an jedem Anschlusskasten des Gleichspannungs-Bussystems die Spannung und der Strom erfasst. Mit einem Messsystem können weiterhin die Komponenten der Strangüberwachung ausgelesen werden, die Daten ausgewertet und weitergeleitet werden Hierzu wird ein interner Kommunikationsbus, z. B. RS485 oder CAN, bereitgestellt, an welchen das Messsystem angeschlossen werden kann.In a preferred embodiment, the voltage and the current are detected at each terminal box of the DC bus system. With a measuring system, the components of the string monitoring can continue to be read out, the data are evaluated and forwarded. For this purpose, an internal communication bus, for. B. RS485 or CAN, provided to which the measuring system can be connected.

Das Gleichspannungs-Bussystem erlaubt das erzeugungsabhängige Zu-/Abschalten von Wechselrichtern, falls mehrere Wechselrichter in dem Gleichspannungs-Bussystem vorgesehen sind. Somit können die Wechselrichter über den überwiegenden Zeitraum in ihren (optimalen) Arbeitspunkten betrieben werden – der Wirkungsgrad der Anlage steigt. Auch die einzelnen Anschlusskästen können gezielt vom Bus genommen werden.The DC bus system allows the generation-dependent switching on / off of inverters, if several inverters are provided in the DC bus system. Thus, the inverters can be operated at their (optimum) operating points for the majority of the time - the efficiency of the system increases. The individual terminal boxes can also be removed from the bus.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Baugruppe, bzw. die Anlage modular aufgebaut. Mehrfach in der Baugruppe, bzw. in der Anlage vorgesehene Komponenten sind identisch ausgebildet.In a preferred embodiment, the assembly, or the system is modular. Multiple in the assembly, or provided in the system components are identical.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufwärtswandler der erfindungsgemäßen Anlage so ausgebildet, dass er eine zweikanalige Hochsetzung mittels interleaved Beschaltung unipolar durchführt. Ebenso kann der Aufwärtswandler derart ausgeführt sein, dass er eine Zweikanalige Hochsetzung mittels bipolarer Verschaltung der Erzeugungseinheiten vornimmt.In a preferred embodiment, the up-converter of the system according to the invention is designed such that it carries out a two-channel boosting by means of interleaved wiring in a unipolar manner. Likewise, the boost converter can be designed such that it carries out a two-channel boosting by means of bipolar interconnection of the generating units.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage sind einzelne Anschlusskästen von dem Gleichstrom-Bus abtrennbar, beispielsweise mittels ausgangsseitig an den Anschlusskästen vorgesehenen Schaltern. Auf diese Weise kann ein fehlerhaft arbeitender Anschlusskasten aus dem System genommen werden.In a preferred embodiment of the system according to the invention, individual terminal boxes can be separated from the DC bus, for example by means of switches provided on the output side of the terminal boxes. In this way, a malfunctioning terminal box can be removed from the system.

Das in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehene MPP-Tracking mit dem dem Aufwärtswandler vorgeschalteten MPP-Tracking Modul bzgl. des besten Arbeitspunktes des Aufwärtswandlers kombiniert mit einer Ansteuerung des Aufwärtswandlers, die zu einer konstanten Ausgangsgleichspannung am Aufwärtswandler führt, bringt den Vorteil, das die Leistungserzeugung an jedem Aufwärtswandler optimiert wird und bereits die optimal erreichbare Leistung bei festgelegter Gleichspannung in den Bus eingespeist wird. Dadurch kann bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit einem Wechselrichter beispielsweise darauf verzichtet werden, ein MPP-Tracking bzgl. eines optimalen Arbeitspunktes des Wechselrichters vorzunehmen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die konstante Ausgangsspannung der Aufwärtswandler und somit des beschriebenen Anschlusskastens durch die variable Vorgabe eines Sollwertes einstellbar. Somit ist eine Anpassung der Ausgangsspannung an den nachgelagerten Wechselrichter gegeben. Durch die konstante Spannung und deren Einstellbarkeit, kann der Wechselrichter in einem festen konstanten Arbeitspunkt betrieben werden. Der Spannungswert dieses Wechselrichter-Arbeitspunktes kann Kennlinien des Wechselrichter-herstellers entnommen werden.The MPP tracking provided in a preferred embodiment with the up-converter upstream MPP tracking module with respect to the best working point of the boost converter combined with a boost converter driving resulting in a constant DC output voltage at the boost converter brings the benefit of power generation to each Boost converter is optimized and already the optimal achievable power at specified DC voltage is fed into the bus. As a result, in one embodiment of the system according to the invention with an inverter, for example, it is possible to dispense with MPP tracking with respect to an optimum operating point of the inverter. In a preferred embodiment, the constant output voltage of the boost converter and thus of the junction box described by the variable specification of a desired value is adjustable. Thus, an adjustment of the output voltage is given to the downstream inverter. Due to the constant voltage and its adjustability, the inverter can be operated in a fixed constant operating point. The voltage value of this inverter operating point can be taken from characteristics of the inverter manufacturer.

Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit MPP-Tracking an den Anschlusskästen bietet die Möglichkeit, das MPP-Tracking vom Wechselrichter auf die Ebene des Anschlusskastens, bzw. einzelner Stränge zu verlagern. Hierdurch ergibt sich eine wesentlich höhere Effizienz und der Einfluss von Verschattung, z. B. durch Wolkenzug und unterschiedlichen Modulparametern wird minimiert. Es wird der optimale Arbeitspunkt für jeden Anschlusskasten gewählt. Das MPP-Tracking (Finden des Arbeitspunktes) kann wesentlich schneller als in einem zentralen Wechselrichter erfolgen. Im Stand der Technik werden in zentralen Wechselrichtern häufig langsam arbeiten PWM-Regelungen eingesetzt, um dort ein MPP-Tracking vorzunehmen. Häufig weisen diese Frequenzen 3 kHz bis 17 kHz auf. Das Durchführen eines MPP-Tracking am Anschlusskasten könnte beispielsweise mit schneller arbeitenden PWM-Regelungen erfolgen, beispielsweise mit solchen, die mit 10 kHz bis 100 kHz arbeiten. Außerdem ist bei einem MPP-Tracking beim Aufwärtswandler eine geringere Schwankungsbreite der Spannung zu erwarten. Deshalb muss der MPP-Algorithmus weniger iterative Schritte durchführen, um den zum jeweiligen Zeitpunkt optimalen Arbeitspunkt zu finden. Dadurch lässt sich auch eine höhere Geschwindigkeit des Tracking umsetzen. Im Wechselrichter kann diese Funktionalität entfallen, dieser regelt dann nur auf einen Festeingangswert.The embodiment of the system according to the invention with MPP tracking on the terminal boxes offers the possibility of shifting the MPP tracking from the inverter to the level of the terminal box or individual strings. This results in a much higher efficiency and the influence of shading, z. B. by cloud train and different module parameters is minimized. The optimum operating point for each terminal box is chosen. The MPP tracking (finding the operating point) can be done much faster than in a central inverter. In the prior art, PWM controls are often used in central inverters to slowly perform MPP tracking. Frequently, these frequencies are 3 kHz to 17 kHz. Performing an MPP tracking on the terminal box could be done, for example, with faster PWM control, for example, those operating at 10 kHz to 100 kHz. In addition, MPP tracking in the boost converter is expected to have a lower voltage swing range. Therefore, the MPP algorithm must perform fewer iterative steps to find the optimum operating point at the time. This also allows a higher speed of tracking implement. In the inverter, this functionality can be omitted, this then only regulates to a fixed input value.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anlage eine Regelung auf, in der ein Algorithmus zur Leitungslängen-Ermittlung zur selbsttätigen Regulierung des Ausgangsspannungsniveaus auf die Grenzspannung des Wechselrichters implementiert ist. Dabei kann wie folgt vorgegangen werden: Während der Inbetriebnahme des Systems wird die Leitungslänge zwischen Anschlusskasten und Wechselrichter selbsttätig ermittelt, indem verschiedene Impulse (Bursts) auf den Leitungsabschnitt gegeben werden. Diese Impulse werden am Leitungsende (Wechselrichter) reflektiert und laufen zurück zum Ausgangspunkt (Anschlusskasten). Aus den Laufzeiten der Impulse kann nun die Leitungslänge bestimmt werden. Sind dem Algorithmus die Werte der Parameter Leitungsquerschnitt und Leitermaterial vorgegeben, kann aus diesen und der Leitungslänge der zu erwartende Spannungsabfall auf dem Leitungsabschnitt, in Abhängigkeit des Stromes ermittelt werden. Um die so ermittelte, stromabhängige Spannungsdifferenz, kann die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers (Boost Einheit) nun nachgeregelt werden, damit am Wechselrichter die gewünschte konstante Spannung anliegt.In a preferred embodiment, the system has a control in which an algorithm for line length detection is implemented for the automatic regulation of the output voltage level to the limit voltage of the inverter. The procedure is as follows: During commissioning of the system, the cable length between terminal box and inverter is determined automatically by applying various pulses (bursts) to the line section. These pulses are reflected at the line end (inverter) and run back to the starting point (connection box). The line length can now be determined from the propagation times of the pulses. If the values of the parameters line cross-section and conductor material are specified for the algorithm, the expected voltage drop on the line section, as a function of the current, can be determined from these and the line length. The output voltage of the boost converter (boost unit) can now be readjusted in order to provide the desired constant voltage at the inverter so that the current-dependent voltage difference determined in this way can be determined.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anlage eine vollwertige Überwachung des Systems Bezug nehmend auf VDE0100-712 ( DIN IEC 60364-7-712 ) auf, so dass keine Leitungsabsicherung ausgangsseitig erforderlich ist.In a preferred embodiment, the plant has a full system monitoring of the system with reference to VDE0100-712 (US Pat. DIN IEC 60364-7-712 ), so that no line protection is required on the output side.

In einer bevorzugten Ausführungsform, bei der dem Aufwärtswandler ein Bauteil mit Chopper-Funktion vor oder nachgeschaltet ist, kann die maximale Strangspannung zeitweise über der Spannung des Gleichspannungs-Bussystems liegen, da der kombinierte Aufwärtswandler mit Chopperfunktion die Strangspannung festhält. In dieser Ausführungsform kann eine gleichzeitig integrierte, sekundäre Regelung auf den Strom den maximalen Speisestrom in das Gleichspannungs-Bussystem begrenzen und kann damit Isolations- und Kurzschlussfehler erkennen und begrenzen.In a preferred embodiment, in which a component with chopper function is upstream or downstream of the boost converter, the maximum string voltage may temporarily exceed the voltage of the DC bus system, since the combined boost converter with chopper function holds the string voltage. In this embodiment, a simultaneously integrated, secondary control on the current limit the maximum supply current in the DC bus system and can thus detect and limit insulation and short circuit errors.

Der Wechselrichter kann derart ausgeführt sein, dass er im Fehlerfall eine rückbestromte Leitung wegtrennt.The inverter can be designed such that it separates away a back-energized line in the event of a fault.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Baugruppe, bzw. die erfindungsgemäße Anlage ist mindestens eine elektronische oder elektromechanische Trenneinheit vorgesehen. Insbesondere bevorzugt sind, soweit diese Elemente in der jeweiligen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sind, das Element zum Abtrennen eines Anschlusskastens von dem Gleichspannungs-Bussystem und/oder das Element zum Abtrennen eines Wechselrichters oder eines Gleichstromverbrauchers als elektronische oder elektromechanische Trenneinheit ausgebildet.In a preferred embodiment, the assembly according to the invention, or the system according to the invention is provided at least one electronic or electromechanical separation unit. In particular, as far as these elements are provided in the respective embodiment of the invention, the element for disconnecting a terminal box from the DC bus system and / or the element for disconnecting an inverter or a DC consumer are designed as electronic or electromechanical separation unit.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Baugruppe, bzw. die erfindungsgemäße Anlage ist eine Kommunikationsschnittstelle für Wartung und Datalogging vorgesehen. Die Kommunikationsschnittstelle für Wartung und Datalogging kann an einem Bauteil der erfindungsgemäßen Baugruppe, vorzugsweise dem Anschlusskasten, vorgesehen sein. Ebenso kann die Kommunikationsschnittstelle für Wartung und Datalogging beispielsweise im Bereich des Wechselrichters vorgesehen sein. Die Kommunikationsschnittstelle für Wartung und Datalogging ist insbesondere bevorzugt derart mit einem Kommunikationsnetzwerk der Anlage verbunden, dass an der Kommunikationsschnittstelle für Wartung und Datalogging Data ausgelesen werden können, die von Messstellen ausgelesen werden, die an verschiedenen Messorten der Anlage erfasst wurden. Das Vorsehen nur einer Kommunikationsschnittstelle für Wartung und Datalogging, vorzugsweise an einem leicht zugänglichen Ort der erfindungsgemäßen Anlage, erlaubt es, eine einfache Wartung, beispielsweise das Einspielen von Software-Updates vorzunehmen, und ein einfaches Datalogging vorzunehmen.In a preferred embodiment, the assembly according to the invention, or the system according to the invention is a communication interface for maintenance and data logging provided. The communication interface for maintenance and data logging can be provided on a component of the assembly according to the invention, preferably the connection box. Likewise, the communication interface for maintenance and data logging can be provided, for example, in the area of the inverter. The communication interface for maintenance and data logging is in particular preferably connected to a communication network of the system such that data can be read out at the communication interface for maintenance and data logging, which are read out by measuring points which were acquired at different measuring locations of the system. The provision of only one communication interface for maintenance and data logging, preferably at an easily accessible location of the system according to the invention, makes it possible to carry out simple maintenance, for example the installation of software updates, and to carry out simple data logging.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine, bzw. die vorbeschriebene Kommunikationsschnittstelle zur Fernwirkung ausgebildet, beispielsweise durch Einbinden eines Telekommunikationsanschluss. Auf diese Weise kann das Freischalten bestimmter Baugruppen, bzw. der gesamten Anlage, aber auch das Einspielen von Updates sowie das Datalogging von außerhalb erfolgen.In a preferred embodiment, one or the above-described communication interface is designed for remote action, for example by incorporating a telecommunication connection. In this way, the release of certain modules, or the entire system, but also the installation of updates and the data logging done from outside.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Baugruppe oder die erfindungsgemäße Anlage eine Kommunikationsschnittstelle zum Anschluss einer visuellen Serviceeinheit, wie beispielsweise eines Monitors auf. Diese visuelle Serviceeinheit kann beispielsweise bei der Wartung der Anlage bzw. bei der Inbetriebnahme der Anlage nützlich sein.In a preferred embodiment, the assembly according to the invention or the system according to the invention has a communication interface for connecting a visual service unit, such as a monitor. This visual service unit may be useful, for example, in the maintenance of the plant or in the commissioning of the plant.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Baugruppe und/oder die erfindungsgemäße Anlage Mittel zur elektronischen Freischaltung und Verrieglung der Baugruppe an sich, einzelner Elemente der Baugruppe, wie beispielsweise eines Strangs oder der Anlage vorgesehen. Diese Mittel sind vorzugsweise von außen auslösbar, beispielsweise in einem Störfall oder zu Beginn eines Wartungszyklus. In a preferred embodiment, the assembly according to the invention and / or the system according to the invention comprises means for the electronic activation and locking of the assembly per se, of individual components of the assembly, such as a string or the system. These means are preferably triggered from the outside, for example in an accident or at the beginning of a maintenance cycle.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Baugruppe oder die erfindungsgemäße Anlage eine Anzeigeeinheit, vorzugsweise eine von außen sichtbare Anzeigeeinheit auf, die eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweist:

i. Optische Visualisierung Betriebszustand
ii. Ausgabe von Eingangs- und Ausgangsparametern
iii. Anzeige der aktuellen Systemspannungen, -ströme
iv. Anzeige der MPP-Parameter und -zustände
v. Anzeige von Fehlern, Warnungen und Alarmen

In a preferred embodiment, the assembly or the system according to the invention has a display unit, preferably an externally visible display unit, which has one or more of the following properties:

i. Optical visualization operating state
ii. Output of input and output parameters
iii. Display of the current system voltages, currents
iv. Display of MPP parameters and states
v. Display of errors, warnings and alarms

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only embodiments of the invention. Show:

1 eine schematische Darstellung der aus dem Stand der Technik bekannten Topologie von Photovoltaik-Anlagen, 1 a schematic representation of the known from the prior art topology of photovoltaic systems,

2 die schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage zum Erzeugen eines Wechselstroms, 2 1 is a schematic representation of a first embodiment of the system according to the invention for generating an alternating current,

3 die schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Anlage zum Erzeugen eines Wechselstroms gemäß der Erfindung, 3 1 is a schematic representation of a second embodiment of an installation for generating an alternating current according to the invention,

4 die schematische Darstellung einer Messwerterfassung bei einem Busteilnehmer innerhalb der erfindungsgemäßen Anlage zum Erzeugen eines Wechselstroms gemäß der Erfindung 4 the schematic representation of a measured value detection in a bus subscriber within the system according to the invention for generating an alternating current according to the invention

5 die schematische Darstellung einer unipolaren Verschaltung des Anschlusskasten mit einem Wechselrichter, 5 the schematic representation of a unipolar interconnection of the terminal box with an inverter,

6a), b) schematische Darstellungen zweier Ausführungsformen einer bipolaren Verschaltung des Anschlusskastens mit einem Wechselrichter, 6a) , b) schematic representations of two embodiments of a bipolar interconnection of the connection box with an inverter,

7 eine schematische Darstellung von DC-Schaltstellen an der Ausgangsseite zweier Anschlusskästen, 7 a schematic representation of DC switching points on the output side of two junction boxes,

8a), b), c) d) eine perspektivische, schematische Ansicht von vorne auf einen Anschlusskasten, eine perspektivische, schematische Ansicht von hinten auf einen Anschlusskasten, eine erste Ausführungsform einer Anschlussvariante für einen Gleichspannungsausgang in einer schematischen, zerlegten Ansicht und eine zweite Ausführungsform einer Anschlussvariante für einen Gleichspannungsausgang, 8a) , b), c) d) is a perspective, schematic view from the front of a terminal box, a perspective, schematic view from the rear of a junction box, a first embodiment of a connection variant for a DC output in a schematic, disassembled view and a second embodiment of a connection variant for a DC output,

9a), b), c) eine perspektivische, schematische Ansicht von vorne auf eine weitere Ausführungsform eines Anschlusskasten, eine perspektivische, schematische Ansicht von hinten auf diese Ausführungsform und eine Seitenansicht auf diese Ausführungsform und 9a) , b), c) is a perspective, schematic view from the front of another embodiment of a terminal box, a perspective, schematic view from behind of this embodiment and a side view of this embodiment and

10a), b) eine perspektivische, schematische Ansicht von vorne auf eine hängend montierte weitere Ausführungsform eines Anschlusskasten, eine perspektivische und eine Seitenansicht auf diese Ausführungsform. 10a) , b) is a perspective, schematic view from the front of a hanging mounted another embodiment of a terminal box, a perspective and a side view of this embodiment.

Die in 1 gezeigte, aus der Praxis bekannte Topologie einer Photovoltaik-Anlage weist vier Stränge 1, 2, 3, 4 auf. Jeder Strang 1, 2, 3, 4 weist drei in Reihe zueinander geschaltete Energieerzeuger 5, 6, 7 in Form von Photovoltaik-Modulen auf. Der Strang 1 und der Strang 2 werden parallel auf einen Anschlusskasten 8 geschaltet. Der Strang 3, und der Strang 4 werden parallel auf einen Anschlusskasten 9 geschaltet. Der Anschlusskasten 8 weist ein Gleichstromhauptkabel 10 auf, das zu einer ersten Eingangsklemmen eines Eingangsklemmenfelds des Wechselrichters 11 geführt wird. Der Anschlusskasten 9 weist ein zweites Gleichstrom-Hauptkabel 12 auf, das zu einer weiteren Eingangsklemme des Eingangsklemmenfelds des Wechselrichters 11 geführt wird. Der Wechselrichter erzeugt aus den ihm zugeführten Gleichströmen einen Wechselstrom.In the 1 shown, known from practice topology of a photovoltaic system has four strands 1 . 2 . 3 . 4 on. Every strand 1 . 2 . 3 . 4 has three power generators connected in series with each other 5 . 6 . 7 in the form of photovoltaic modules. The strand 1 and the strand 2 be parallel to a junction box 8th connected. The strand 3 , and the strand 4 be parallel to a junction box 9 connected. The connection box 8th has a DC main cable 10 to a first input terminals of an input terminal field of the inverter 11 to be led. The connection box 9 has a second DC main cable 12 that is to another input terminal of the input terminal block of the inverter 11 to be led. The inverter generates an alternating current from the direct currents supplied to it.

Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage zum Erzeugen eines Wechselstroms ist ein erster Strang 21 und ein zweiter Strang 22 vorgesehen sowie ein dritter Strang 23. Die Stränge 21, 22, 23 weisen Energieerzeuger auf, die aus elektromagnetischer Strahlung, nämlich Sonnenstrahlen, einen Gleichstrom erzeugen können, nämlich Photovoltaik-Module 25, 26, 27 die Photovoltaik-Module 25, 26, 27 des ersten Strangs sind in Reihe zueinander geschaltet. Ebenso sind die Photovoltaik-Module 25, 26, 27 des zweiten Strangs 22 in Reihe geschaltet und die Photovoltaik-Module 25, 26, 27 des dritten Strangs 23 in Reihe geschaltet. Der erste Strang 21 und der zweite Strang 22 sind in Parallelschaltung an einen Eingang eines Anschlusskastens 28 angeschlossen. Der Strang 23 ist an den Eingang eines Anschlusskastens 29 anschlossen. Der Anschlusskasten 28 weist einen Aufwärtswandler 33 auf. Der Anschlusskasten 29 weist ebenfalls einen Aufwärtswandler 34 auf.At the in 2 illustrated embodiment of the system according to the invention for generating an alternating current is a first strand 21 and a second strand 22 provided as well as a third strand 23 , The strands 21 . 22 . 23 have energy producers that can generate a direct current from electromagnetic radiation, namely solar rays, namely photovoltaic modules 25 . 26 . 27 the photovoltaic modules 25 . 26 . 27 of the first strand are connected in series with each other. Likewise, the photovoltaic modules 25 . 26 . 27 of the second strand 22 connected in series and the photovoltaic modules 25 . 26 . 27 of the third strand 23 connected in series. The first strand 21 and the second strand 22 are connected in parallel to an input of a connection box 28 connected. The strand 23 is at the entrance of a junction box 29 joined. The connection box 28 has a boost converter 33 on. The connection box 29 also has a boost converter 34 on.

Die in 2 dargestellte Ausführungsform weist ein Gleichspannungs-Bussystem 35 auf. An das Gleichspannungs-Bussystem 35 sind Wechselrichter 36, 37 angeschlossen sowie die Anschlusskästen 28, 29.In the 2 illustrated embodiment has a DC bus system 35 on. To the DC bus system 35 are inverters 36 . 37 connected as well as the connection boxes 28 . 29 ,

Die in 3 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage zeigt die Ausführungen des Gleichspannungs-Bussystems als Daisy-Chain. Die dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage zum Erzeugen eines Wechselstroms weist einen ersten Strang 41 und einen zweiten Strang 42 sowie einen dritten Strang 43 und einen vierten Strang 44 auf. Die Stränge 41, 42, 43, 44 weisen Energieerzeuger auf, die aus elektromagnetischer Strahlung, nämlich Sonnenstrahlen, einen Gleichstrom erzeugen können, nämlich die Photovoltaik-Module 45, 46, 47 des ersten Strangs 41 sind in Reihe zueinander geschaltet. Ebenso sind die Photovoltaik-Module 45, 46, 47 des zweiten Strangs 42 in Reihe geschaltet und die Photovoltaik-Module 45, 46, 47 des dritten Strangs 43 in Reihe geschaltet sowie die Photovoltaik-Module 45, 46, 47 des vierten Strangs 44 in Reihe geschaltet. Der erste Strang 41 und der zweite Strang 42 sind in Parallelschaltung an einen Eingang eines Anschlusskastens 48 angeschlossen. Der dritte Strang 43 und der vierte Strang 44 sind in Parallelschaltung an einen Eingang eines Anschlusskastens 49 angeschlossen. Der Anschlusskasten 48 weist einen Aufwärtswandler 53 auf. Der Anschlusskasten 49 weist ebenfalls einen Aufwärtswandler 54 auf.In the 3 illustrated embodiment of the system according to the invention shows the embodiments of the DC bus system as a daisy chain. The illustrated embodiment of inventive system for generating an alternating current has a first strand 41 and a second strand 42 as well as a third strand 43 and a fourth strand 44 on. The strands 41 . 42 . 43 . 44 have energy producers, which can generate a direct current from electromagnetic radiation, namely solar rays, namely the photovoltaic modules 45 . 46 . 47 of the first strand 41 are connected in series with each other. Likewise, the photovoltaic modules 45 . 46 . 47 of the second strand 42 connected in series and the photovoltaic modules 45 . 46 . 47 of the third strand 43 connected in series and the photovoltaic modules 45 . 46 . 47 of the fourth strand 44 connected in series. The first strand 41 and the second strand 42 are connected in parallel to an input of a connection box 48 connected. The third strand 43 and the fourth strand 44 are connected in parallel to an input of a connection box 49 connected. The connection box 48 has a boost converter 53 on. The connection box 49 also has a boost converter 54 on.

Die in 3 dargestellte Ausführungsform weist ein Gleichspannungs-Bussystem 55 auf, das als daisy-chain ausgebildet ist. An das Gleichspannungs-Bussystem 55 sind Wechselrichter 56, 57 angeschlossen sowie die Anschlusskästen 48, 49.In the 3 illustrated embodiment has a DC bus system 55 on, which is designed as a daisy-chain. To the DC bus system 55 are inverters 56 . 57 connected as well as the connection boxes 48 . 49 ,

4 zeigt, dass die erfindungsgemäße Anlage mit einem System zur Messwerterfassung vorgesehen sein kann. Dazu ist beispielsweise an dem Wechselrichter 56 eine Messeinheit 60 zur Erfassung von Strom und Spannung vorgesehen. Ebenso ist in dem Anschlusskasten 53 eine Messeinrichtung 61 zur Erfassung von Strom und Spannung vorgesehen. Über eine Kommunikationsleitung 62 können die so erfassten Messwerte einer (nicht dargestellten) Auswerteeinheit zugeführt werden. 4 shows that the system according to the invention can be provided with a system for measured value acquisition. This is, for example, to the inverter 56 a measurement unit 60 intended to capture current and voltage. Likewise, in the junction box 53 a measuring device 61 intended to capture current and voltage. Via a communication line 62 The measured values thus acquired can be fed to an evaluation unit (not shown).

5 zeigt eine Möglichkeit einer unipolaren Verschaltung eines Anschlusskastens 100 mit einem Wechselrichter 101. Der Anschlusskasten 100 weist einen Aufwärtswandler 102 auf. Der Aufwärtswandler 102 ist mit einem Pluspol-Ausgang und einem Minuspolausgang des Anschlusskasten 100 innerhalb des Anschlusskastens 100 verbunden (über nicht dargestellte Leitungen). Der Pluspol-Ausgang des Anschlusskasten 100 ist mit einem Pluspol-Eingang des Wechselrichters 101 über eine Leitung 103 verbunden. Der Minuspol-Ausgang des Anschlusskasten 100 ist mit einem Minuspol-Eingang des Wechselrichters 101 über eine Leitung 104 verbunden. 5 shows a possibility of a unipolar interconnection of a junction box 100 with an inverter 101 , The connection box 100 has a boost converter 102 on. The up-converter 102 is with a positive pole output and a negative pole output of the junction box 100 inside the junction box 100 connected (via lines not shown). The positive pole output of the terminal box 100 is with a positive pole input of the inverter 101 over a line 103 connected. The negative pole output of the junction box 100 is with a negative pole input of the inverter 101 over a line 104 connected.

6a) zeigt eine Möglichkeit einer bipolaren Verschaltung eines Anschlusskastens 110 mit einem Wechselrichter 111. Der Anschlusskasten 110 weist einen Aufwärtswandler 112 auf. Der Aufwärtswandler 102 ist mit einem Pluspol-Ausgang, einem Masse-Ausgang und einem Minuspolausgang des Anschlusskasten 100 innerhalb des Anschlusskastens 100 verbunden (über nicht dargestellte Leitungen). Der Pluspol-Ausgang des Anschlusskasten 110 ist mit einem Pluspol-Eingang des Wechselrichters 111 über eine Leitung 113 verbunden. Der Masse-Ausgang des Anschlusskasten 110 ist mit einem Masse-Eingang des Wechselrichters 111 über eine Leitung 115 verbunden. Der Minuspol-Ausgang des Anschlusskasten 110 ist mit einem Minuspol-Eingang des Wechselrichters 111 über eine Leitung 114 verbunden. 6a) shows a possibility of bipolar interconnection of a junction box 110 with an inverter 111 , The connection box 110 has a boost converter 112 on. The up-converter 102 is with a positive pole output, a ground output and a negative pole output of the junction box 100 inside the junction box 100 connected (via lines not shown). The positive pole output of the terminal box 110 is with a positive pole input of the inverter 111 over a line 113 connected. The ground outlet of the connection box 110 is with a ground input of the inverter 111 over a line 115 connected. The negative pole output of the junction box 110 is with a negative pole input of the inverter 111 over a line 114 connected.

6b) zeigt eine weitere Möglichkeit einer bipolaren Verschaltung eines Anschlusskastens 120 mit einem Wechselrichter 121. Der Anschlusskasten 120 weist einen Aufwärtswandler 122 auf. Der Aufwärtswandler 122 ist mit einem Pluspol-Ausgang, einem Masse-Ausgang und einem Minuspolausgang des Anschlusskasten 120 innerhalb des Anschlusskastens 120 verbunden (über nicht dargestellte Leitungen). Der Pluspol-Ausgang des Anschlusskasten 120 ist mit einem Pluspol-Eingang des Wechselrichters 121 über eine Leitung 123 verbunden. Der Masse-Ausgang des Anschlusskasten 120 ist geerdet. Der Masse-Eingang des Wechselrichters 121 ist geerdet. Der Minuspol-Ausgang des Anschlusskasten 120 ist mit einem Minuspol-Eingang des Wechselrichters 121 über eine Leitung 124 verbunden. 6b) shows a further possibility of bipolar interconnection of a junction box 120 with an inverter 121 , The connection box 120 has a boost converter 122 on. The up-converter 122 is with a positive pole output, a ground output and a negative pole output of the junction box 120 inside the junction box 120 connected (via lines not shown). The positive pole output of the terminal box 120 is with a positive pole input of the inverter 121 over a line 123 connected. The ground outlet of the connection box 120 is grounded. The ground input of the inverter 121 is grounded. The negative pole output of the junction box 120 is with a negative pole input of the inverter 121 over a line 124 connected.

7 zeigt eine Möglichkeit, Schaltstellen 130, 131, 132 an den Ausgängen des Anschlusskastens 133 vorzusehen. Der Anschlusskasten 133 weist eine Aufwärtswandler 134 auf. Dieser weist einen Pluspol-Ausgang, einen Masse-Ausgang und einen Minuspol-Ausgang auf. Der Pluspol-Ausgang ist über ein Kabel 135 mit einer internen Stromschiene und darüber mit parallel geführten, ausgangsseitigen Schaltern 131, 141 verbunden. Der Masse-Ausgang ist über ein Kabel 137 mit einer internen Stromschiene und darüber mit parallel geführten, ausgangsseitigen Schaltern 132, 142 verbunden. Der Minuspol-Ausgang ist über ein Kabel 139 mit einer internen Stromschiene und darüber mit parallel geführten, ausgangsseitigen Schaltern 133, 143 verbunden. In der in 7 dargestellten Betriebssituation sind die Schalter 131, 132, 133, 141, 142, 143 geöffnet. Schließen die Schalter 131, 132, 133, 141, 142, 143 so verbindet der jeweils zugeordnete Schalter 131, 132, 133 jeweils ein Ende eines Gleichstromkabels 144, 145, 146 mit jeweils einem Pol (Pluspol-Ausgang, Masse-Ausgang, Minuspol-Ausgang). Ferner verbindet der jeweils zugeordnete Schalter 141, 142, 143 im geschlossenen Zustand ein Ende eines Gleichstromkabels 147, 148, 149 mit jeweils einem Pol (Pluspol-Ausgang, Masse-Ausgang, Minuspol-Ausgang). 7 zeigt ferner, dass die Anlage einen weiteren Anschlusskasten 150 aufweist, der dem Anschlusskasten 130 vergleichbar aufgebaut ist. Jeweils ein weiteres Ende des Gleichstromkabels 147, 148, 149 kann über die Schalter 151, 152, 153 mit den jeweiligen internen Stromschiene des Anschlusskasten 150 verbunden werden. 7 shows a way switching points 130 . 131 . 132 at the outputs of the junction box 133 provided. The connection box 133 has an up-converter 134 on. This has a positive pole output, a ground output and a negative pole output. The positive pole output is via a cable 135 with an internal busbar and above with parallel, output-side switches 131 . 141 connected. The ground output is via a cable 137 with an internal busbar and above with parallel, output-side switches 132 . 142 connected. The negative pole output is via a cable 139 with an internal busbar and above with parallel, output-side switches 133 . 143 connected. In the in 7 Operating situation shown are the switches 131 . 132 . 133 . 141 . 142 . 143 open. Close the switches 131 . 132 . 133 . 141 . 142 . 143 so connects the associated switch 131 . 132 . 133 one end of a DC cable, respectively 144 . 145 . 146 with one pole each (positive pole output, ground output, negative pole output). Furthermore, the respectively associated switch connects 141 . 142 . 143 when closed, one end of a DC cable 147 . 148 . 149 with one pole each (positive pole output, ground output, negative pole output). 7 further shows that the plant another terminal box 150 which has the connection box 130 is constructed comparably. In each case another end of the DC cable 147 . 148 . 149 can over the switch 151 . 152 . 153 with the respective internal busbar of the junction box 150 get connected.

8a) zeigt eine erste Anschlussvariante eines Gleichstromkabels an einen Gleichstromausgang eines Anschlusskastens 160. Die in 8a) in einer Explosionsdarstellung dargestellten Einzelteile der Anschlussvariante umfassen einen Schraubbolzen 161, das Gleichstromkabel 162, einen an dem Gleichstromkabel 162 befestigten Kabelschuh 163 und eine Gewindebohrung 164. Die Gewindebohrung 164 stellt einen Pluspol, die Masse oder den Minuspol des Gleichstromausgangs des Anschlusskasten 160 dar. Der Schraubbolzen 161 wird durch die Öffnung des Kabelschuhs 163 geführt und in die Gewindebohrung 164 eingeschraubt und verbindet damit leitend die Gewindebohrung 164 mit dem Gleichstromkabel 162. Für die weiteren Pole, bzw. die Masse des Gleichstromausgangs des Anschlusskasten 160 können weitere derartige Anschlüsse vorgesehen sein. 8a) shows a first connection variant of a DC cable to a DC output of a junction box 160 , In the 8a) shown in an exploded view items of the connection variant include a bolt 161 , the DC cable 162 , one on the DC cable 162 attached cable lug 163 and a threaded hole 164 , The threaded hole 164 Represents a positive pole, the ground or the negative pole of the DC output of the terminal box 160 dar. The bolt 161 is through the opening of the cable lug 163 guided and in the threaded hole 164 screwed and thus conductively connects the threaded hole 164 with the DC cable 162 , For the other poles, or the ground of the DC output of the junction box 160 can be provided more such connections.

8b) zeigt eine zweite Anschlussvariante für Gleichstromkabel an einen Gleichstromausgang des Anschlusskastens 160. Hierfür weist der Anschlusskasten 160 Reihenklemmen 165, 166, beispielsweise Käfig- oder V-Klemmen auf. An der Reihenklemme 165 liegt beispielsweise das Pluspotential und an der Reihenklemme 166 das Minuspotential des Gleichstromausgang des Anschlusskastens 160 an. Ein erstes Gleichstromkabel 167 ist an die Reihenklemme 165 angeklemmt, ein zweites Gleichstromkabel 168 an die Reihenklemme 166 angeklemmt. 8b) shows a second connection variant for DC cables to a DC output of the junction box 160 , For this purpose, the terminal box 160 terminals 165 . 166 , For example, cage or V terminals on. At the terminal block 165 For example, lies the positive potential and at the terminal block 166 the negative potential of the DC output of the junction box 160 at. A first DC cable 167 is on the terminal block 165 clamped, a second DC cable 168 to the terminal block 166 clamped.

8c) zeigt die Frontseite des Gehäuses einer Ausführungsform des Anschlusskastens 160. Dieses Gehäuse weist eine Sockel 170 auf, mit dem es auf dem Boden steht. Auf dem Sockel 170 sitzt der Korpus 171 des Anschlusskasten 160. Der Korpus 171 weist eine an einer Seite angeschlagene Tür 172 auf. In der Tür ist eine Anzeige 173 integriert. 8c) shows the front of the housing of an embodiment of the junction box 160 , This housing has a base 170 on, with which it stands on the ground. On the pedestal 170 the corpus sits 171 of the connection box 160 , The body 171 has a door hinged on one side 172 on. There is an ad in the door 173 integrated.

8d) zeigt die Rückseite des Gehäuses des Anschlusskasten 160. Dort ist zu sehen, dass der Korpus 171 auf seiner Rückseite einen Kühlkörper 174 aufweist. Ferner ist der 8d) zu entnehmen, dass die Gleichstromkabel, beispielsweise die Gleichstromkabel 167, 168 unterirdisch vom Anschlusskasten 160 fortgeführt werden können. 8d) shows the back of the housing of the junction box 160 , There you can see that the body 171 on its back a heat sink 174 having. Furthermore, the 8d) to see that the DC cables, such as the DC cables 167 . 168 underground from the junction box 160 can be continued.

9a) zeigt die Frontseite des Gehäuses einer Ausführungsform des Anschlusskastens 180. Dieses Gehäuse weist eine Sockel 181 auf, mit dem es auf dem Boden steht. Auf dem Sockel 181 sitzt der Korpus 182 des Anschlusskasten 180. Der Korpus 182 weist eine doppelflügelige Tür 183 auf. In einem Türflügel ist eine Anzeige 184 integriert. 9a) shows the front of the housing of an embodiment of the junction box 180 , This housing has a base 181 on, with which it stands on the ground. On the pedestal 181 the corpus sits 182 of the connection box 180 , The body 182 has a double-leaf door 183 on. In a door is an ad 184 integrated.

9b) zeigt die Rückseite des Gehäuses des Anschlusskasten 180. Dort ist zu sehen, dass der Korpus 182 auf seiner Rückseite einen Kühlkörper 185 aufweist. 9b) shows the back of the housing of the junction box 180 , There you can see that the body 182 on its back a heat sink 185 having.

9c) zeigt die Seite des Gehäuses des Anschlusskastens 180. Man erkennt vier Öffnungen 186 im Gehäuse. Diese dienen beispielsweise als Gleichspannungseingänge für den Anschlusskasten. Beispielsweise kann auf die oberen zwei Eingänge das Plus- und das Minus-Ende eines ersten Strangs und auf die unteren zwei Eingänge das Plus- und das Minus-Ende eines zweiten Strangs aufgelegt werden. Die gleichpoligen Enden der Stränge werden im Anschlusskasten verbunden, so dass sich eine Parallelschaltung der Stränge am Eingang des Anschlusskasten ergibt. 9c) shows the side of the housing of the junction box 180 , You can see four openings 186 in the case. These serve, for example, as DC voltage inputs for the terminal box. For example, on the upper two inputs, the plus and the minus end of a first strand and on the lower two inputs, the plus and the minus end of a second strand are placed. The unipolar ends of the strings are connected in the terminal box, so that there is a parallel connection of the strands at the entrance of the terminal box.

10a) zeigt die Frontseite des Gehäuses einer an einer Wand angebrachten Ausführungsform des Anschlusskastens 190. Das Gehäuse weist eine doppelflügelige Tür 191 auf. In einem Türflügel ist eine Anzeige 192 integriert. 10a) shows the front of the housing of a wall-mounted embodiment of the junction box 190 , The housing has a double-leaf door 191 on. In a door is an ad 192 integrated.

10b) zeigt Seite des Gehäuses des Anschlusskastens 190. Man erkennt vier Öffnungen 191 im Gehäuse. Diese dienen beispielsweise als Gleichspannungseingänge für den Anschlusskasten. Beispielsweise kann auf die oberen zwei Eingänge das Plus- und das Minus-Ende eines ersten Strangs und auf die unteren zwei Eingänge das Plus- und das Minus-Ende eines zweiten Strangs aufgelegt werden. Die gleichpoligen Enden der Stränge werden im Anschlusskasten verbunden, so dass sich eine Parallelschaltung der Stränge am Eingang des Anschlusskasten ergibt. Ferner erkennt man die Wandhalterung 192 des Gehäuses. 10b) shows side of the housing of the junction box 190 , You can see four openings 191 in the case. These serve, for example, as DC voltage inputs for the terminal box. For example, on the upper two inputs, the plus and the minus end of a first strand and on the lower two inputs, the plus and the minus end of a second strand are placed. The unipolar ends of the strings are connected in the terminal box, so that there is a parallel connection of the strands at the entrance of the terminal box. Furthermore you can see the wall bracket 192 of the housing.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2010/002960 A1 [0005] WO 2010/002960 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN IEC 60364-7-712 [0061] DIN IEC 60364-7-712 [0061]

Claims

Baugruppe einer Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms mit mindestens einem ersten Strang und einem zweiten Strang, wobei der erste Strang mindestens zwei in Reihe zueinander geschaltete Energieerzeuger aufweist und der zweite Strang mindestens einen Energieerzeuger aufweist, wobei zumindest die Energieerzeuger des ersten Strangs aus elektromagnetischer Strahlung, Wärmestrahlung, Fluidströmungen oder Biomasse einen Gleichstrom erzeugen oder Brennstoffzellen sind, die Gleichstrom erzeugen, wobei der erste Strang und der zweite Strang in Parallelschaltung an einen Eingang eines Anschlusskasten angeschlossen sind und der Anschlusskasten einen Aufwärtswandler aufweist, mit der die an dem Eingang des Anschlusskasten durch das Verschalten mit dem ersten Strang und dem zweiten Strang anliegenden Eingangsgleichspannung auf eine an einem Ausgang des Anschlusskastens anliegende konstante Ausgangsgleichspannung gewandelt wird, wobei die Ausgangsgleichspannung höher ist als die Eingangsgleichspannung.An assembly of a plant for generating a direct current or an alternating current having at least a first strand and a second strand, wherein the first strand has at least two series-connected energy producers and the second strand comprises at least one energy generator, wherein at least the energy generator of the first strand of electromagnetic Radiation, heat radiation, fluid flows or biomass generate a direct current or fuel cells that generate direct current, wherein the first strand and the second strand are connected in parallel to an input of a terminal box and the terminal box has an up-converter, with those at the entrance of the terminal box is converted by the connection with the first strand and the second strand applied DC input voltage to a voltage applied to an output of the terminal box constant DC output voltage, wherein the DC output voltage is higher t as the DC input voltage.

Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strang mindestens zwei in Reihe zueinander geschaltete Energieerzeuger aufweist und die Energieerzeuger des zweiten Strangs aus elektromagnetischer Strahlung, Wärmestrahlung, Fluidströmungen oder Biomasse einen Gleichstrom erzeugen oder Brennstoffzellen sind, die Gleichstrom erzeugen.An assembly according to claim 1, characterized in that the second strand comprises at least two series-connected energy producers and the energy generator of the second strand of electromagnetic radiation, heat radiation, fluid flows or biomass generate a direct current or fuel cells that generate direct current.

Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskasten mit Aufwärtswandler eine Überspannung ausregeln kann.An assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the connection box with boost converter can compensate for overvoltage.

Anlage zum Erzeugen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms mit mindestens einer ersten Baugruppe, die als Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist, und einer zweiten Baugruppe, die als Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist, sowie mit einem Gleichspannungs-Bussystem, wobei der Ausgang des Anschlusskastens der ersten Baugruppe an das Gleichspannungs-Bussystem angeschlossen ist und der Ausgang des Anschlusskastens der zweiten Baugruppe an das Gleichspannungs-Bussystem angeschlossen ist.System for generating a direct current or alternating current with at least one first subassembly, which is designed as an assembly according to one of claims 1 to 3, and a second subassembly, which is designed as an assembly according to one of claims 1 to 3, and with a DC voltage Bus system, wherein the output of the terminal box of the first module is connected to the DC bus system and the output of the terminal box of the second module is connected to the DC bus system.

Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an das Gleichspannungs-Bussystem ein Wechselrichter angeschlossen ist, dem über einen Anschluß Gleichstrom von dem Gleichspannungs-Bussystem zugeführt wird und der hieraus einen Wechselstrom erzeugt.Installation according to claim 4, characterized in that to the DC bus system, an inverter is connected, which is supplied via a terminal DC power from the DC bus system and generates an AC therefrom.

Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an das Gleichspannungs-Bussystem ein Anschluss angeschlossen ist, an den Gleichstromverbraucher angeschlossen werden können.Installation according to claim 4 or 5, characterized in that a connection is connected to the DC bus system, can be connected to the DC load.

Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichspannungs-Bussystem als daisy chain ausgebildet ist.Installation according to one of claims 4 to 6, characterized in that the DC bus system is designed as a daisy chain.