描述了一种太阳能模块(1)，具有：布置在端子(3)之间的旁路二极管(4)的串联电路，该旁路二极管的串联电路总是在旁路二极管串联电路的两端和所有连接点处具有旁路端子(4.1‑4.4)；以及太阳能子模块(6)的串联电路(2)，该太阳能子模块的串联电路总是在太阳能模块串联电路的两端和所有连接点处具有子模块端子(6.1‑6.4)。每个旁路二极管(4)恰好与一个太阳能子模块(6)相关联。用于在保险单元(5)接收到断开信号时断开太阳能模块端子(6.1‑6.4)的电压的多个半导体开关(8.1‑8.4、9.1‑9.4)被设置用于将与它们相关联的太阳能子模块切换成无电压或无电流。至少一个旁路端子(4.1‑4.4)直接与相关联的子模块端子(6.1‑6.4)连接，并且至少一个旁路端子(4.1‑4.4)经由半导体开关(8.1‑8.4)中的一个与相关联的子模块端子(6.1‑6.4)连接。此外，还描述了具有这种太阳能模块(1)的发电系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能模块和发电系统描述本专利技术涉及具有独立断开的子模块的太阳能模块，以及使用这种太阳能模块的发电系统。在光伏发电系统中，各个太阳能模块彼此串联或并联连接，以便随后提供其值比单个太阳能模块高得多的电压和电流。在发生故障或危险的情况下，期望响应于断开信号分开该连接，从而确保不会在发电系统的任何点处出现危险的电压。因此，从文档DE102006060815A1中已知，给每个太阳能模块配备自身的断路开关或短路器，其响应于由逆变器发射的断开信号将相关联的太阳能模块切换成无电压(spannungsfrei)。在这种情况下，断路开关或短路器必须至少依据太阳能模块的总空载电压(通常为80伏)进行设计。成本更低且操作更可靠的变型应当在任何情况下均可以将组成太阳能模块的各个子模块切换成无电压，使得可以使用便宜得多的开关，这些开关仅须依据子模块的空载电压(通常为30伏)进行设计。因此，例如可以使用在WO2006/125664A1中公开的用于在各个太阳能模块的遮蔽情况下使用的有源旁路二极管，这些旁路二极管具有合适的半导体开关，通过这些旁路二极管也可桥接子模块。然而，这样导致的缺点在于，太阳能模块在激活桥接时可能对控制半导体开关的安全电路的供电没有任何帮助，使得必须动用其他的能源，这会导致额外的成本。因此，本专利技术的任务在于，提供太阳能模块或发电系统，该太阳能模块或发电系统在所需的断开情况下满足安全标准且可以低成本地生产。该任务通过独立权利要求1的太阳能模块以及并列的权利要求10的发电系统来实现。分别参考这些权利要求的从属权利要求显示出本专利技术的优选实施方式。本专利技术的一个方面涉及太阳能模块，该太阳能模块具有布置在端子之间的旁路二极管的串联电路，该旁路二极管的串联电路总是在旁路二极管串联电路的两端和所有连接点处具有旁路端子。此外，该太阳能模块还包括太阳能子模块的串联电路，该太阳能子模块的串联电路总是在太阳能模块串联电路的两端和所有连接点处具有子模块端子，其中每个旁路二极管恰好与一个太阳能子模块相关联。设置了多个半导体开关，以用于在保险单元接收到断开信号时断开太阳能模块端子的电压，其中多个半导体开关中的每一个均被设置用于将与其相关联的太阳能子模块切换成无电压(spannungslos)或无电流(stromlos)。因此，至少使用和现有的太阳能子模块一样多的半导体开关。至少一个旁路端子直接与相关联的子模块端子连接，并且至少一个旁路端子经由半导体开关中的一个与相关联的子模块端子连接。通过这种类型的连接确保了，即使太阳能模块被切换成无电压或无电流，始终至少一个太阳能子模块不被短路。有利地，设置了保险单元以用于自未被短路的子模块两端下降的电压进行能源供应，使得它不需要任何独立的能源供应。即使在太阳能模块被遮蔽的情况下，其中电流在太阳能模块端子两端经由旁路二极管的串联电路被引导，可以通过打开将旁路端子与子模块端子连接的半导体开关来实现太阳能子模块的串联电路处的足以用于给保险单元供电的电压降。优选地，半导体开关、保险单元和半导体二极管可以作为模块电子器件在太阳能模块背面安置在壳体(例如，接线盒)中，并且可以与在那里从太阳能模块突出来的太阳能模块串联电路的子模块端子连接。通常，商用的太阳能模块具有三个太阳能子模块，但是本专利技术也可以在其他数量的太阳能子模块的情况下实施。半导体开关的数量可以对应于太阳能子模块的数量，使得每个子模块都恰好可以通过半导体开关中的一个切换成无电流或无电压。但多个半导体开关也可以与一个太阳能子模块相关联，并且该太阳能子模块通过交替的控制或通过补充性的控制来切换成无电流或无电压。通过在每种情况下半导体开关都将相关联的太阳能子模块切换成无电压或无电流，可以将所有半导体开关或半导体开关中的至少一些的最大电压负荷限定于太阳能子模块的空载电压。由此，能够实现使用比必须通过开关将整个太阳能模块切换成无电压这种情况便宜得多的半导体开关。因此，也可以选择具有较低的内阻的开关，使得即使在正常操作情况下也可以降低电损耗，从而也可以特别地改进所使用的部件的热负荷。有利地，在太阳能模块中，通过半导体开关中的一个桥接至少一个旁路二极管，在接收到断开信号时该半导体开关被保险单元闭合，以便使相关联的太阳能子模块短路并从而使其无电压。优选地，被短路的太阳能子模块位于太阳能模块的串联电路的内部位置，也就是不位于串联电路的任何端部处。可以设想，当桥接的旁路二极管导通电流时，例如由相关联的太阳能子模块的遮蔽所致，也闭合半导体开关。在此，该半导体开关然后如同有源续流二极管一样作用，并降低旁路二极管两端的电压降，这反过来又导致旁路二极管和整个模块电子器件的热释放。在本专利技术的优选实施方式中，将至少一个旁路端子与相关联的子模块端子连接的半导体开关直接与太阳能模块端子中的一个连接。通过这种方式，当太阳能模块被切换成无电压时，太阳能模块串联电路的一端的太阳能子模块也可以提供用于保险单元的电源电压。然后，一部分或所有剩余的太阳能子模块可以通过桥接旁路二极管的半导体开关被短路，以便将太阳能模块切换成无电压。在有利的实施方案中，每个太阳能模块端子分别与将旁路端子与相关联的太阳能子模块端子连接的半导体开关直接连接，使得两个外部的，即最靠近太阳能模块端子的太阳能子模块随后可以为保险单元提供电源电压。优选地，布置在这两个太阳能子模块之间的一个或更多个太阳能子模块随后被实施成可被桥接相关联的旁路端子的半导体开关短路。如果太阳能子模块被实施成可由桥接相关联的旁路端子的半导体开关短路，则优选地是，将这些旁路端子直接与相关联的子模块端子连接，即在连接中不设置半导体开关。相邻的太阳能子模块随后也可以被实施成可短路的太阳能子模块，或半导体开关在相邻的太阳能子模块的背离被实施成可短路的太阳能子模块的一侧布置在相应的子模块端子和旁路端子之间。通过这种方式，相应的半导体开关在其耐压强度方面仅需要依据太阳能子模块的空载电压进行设计。如果需要操作安全性，则桥接旁路二极管的第一半导体开关可与另一冗余的半导体开关并联连接。二者都可以由保险单元共同操作，或者仅当第一半导体开关不能正常工作时才操作冗余的半导体开关。有利地，分别将常开开关和常闭开关用于第一半导体开关和另一冗余的半导体开关。通过这种方式，当保险单元例如在黄昏阶段不能被充分地供应能量时，也可以使太阳能子模块短路。同时，也可以使用相比于常闭开关内阻较低的常开开关以减少损耗。然而，也可以设想，通过将保险单元设计成使得其已准备好在由太阳能子模块产生的低电压下操作并将与旁路二极管并联布置的一个或更多个半导体开关闭合，从而由与这些半导体开关相关联的太阳能子模块产生的电压不施加在太阳能模块端子上，来避免使用冗余的半导体开关。半导体开关可以实施成IGBT或场效应晶体管，特别是MOSFET，并且具有本征续流二极管或单独的续流二极管。这些半导体开关可被实施成常开晶体管或常闭晶体管，其中优选地，布置在旁路端子和子模块端子之间的半导体开关可以是常闭开关，并且优选地，与旁路二极管并联布置的半导体开关可以是常开开关。优选地，根据本专利技术的太阳能模块可以用在发电系统内。特别地，可以根据本专利技术实施发电系统的所有太阳能模块。断开信号可以被集中地生成，从而可以在需要时快速且可靠本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种太阳能模块(1)，具有：布置在端子(3)之间的旁路二极管(4)的串联电路，所述旁路二极管的串联电路总是在所述旁路二极管串联电路的两端和所有连接点处具有旁路端子(4.1‑4.4)；和太阳能子模块(6)的串联电路(2)，所述太阳能子模块的串联电路总是在所述太阳能模块串联电路的两端和所有连接点处具有子模块端子(6.1‑6.4)，其中，每个旁路二极管(4)恰好与一个太阳能子模块(6)相关联；以及多个半导体开关(8.1‑8.4、9.1‑9.4)，所述多个半导体开关用于在保险单元(5)接收到断开信号时断开所述太阳能模块端子(6.1‑6.4)的电压，其中，所述多个半导体开关(8.1‑8.4、9.1‑9.4)中的每一个半导体开关被设置用于将与其相关联的太阳能子模块切换成无电压或无电流，以及至少一个旁路端子(4.1‑4.4)直接与相关联的所述子模块端子(6.1‑6.4)连接，并且至少一个旁路端子(4.1‑4.4)经由所述半导体开关(8.1‑8.4)中的一个半导体开关与相关联的所述子模块端子(6.1‑6.4)连接。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.13 DE 102016117229.41.一种太阳能模块(1)，具有：布置在端子(3)之间的旁路二极管(4)的串联电路，所述旁路二极管的串联电路总是在所述旁路二极管串联电路的两端和所有连接点处具有旁路端子(4.1-4.4)；和太阳能子模块(6)的串联电路(2)，所述太阳能子模块的串联电路总是在所述太阳能模块串联电路的两端和所有连接点处具有子模块端子(6.1-6.4)，其中，每个旁路二极管(4)恰好与一个太阳能子模块(6)相关联；以及多个半导体开关(8.1-8.4、9.1-9.4)，所述多个半导体开关用于在保险单元(5)接收到断开信号时断开所述太阳能模块端子(6.1-6.4)的电压，其中，所述多个半导体开关(8.1-8.4、9.1-9.4)中的每一个半导体开关被设置用于将与其相关联的太阳能子模块切换成无电压或无电流，以及至少一个旁路端子(4.1-4.4)直接与相关联的所述子模块端子(6.1-6.4)连接，并且至少一个旁路端子(4.1-4.4)经由所述半导体开关(8.1-8.4)中的一个半导体开关与相关联的所述子模块端子(6.1-6.4)连接。2.根据权利要求1所述的太阳能模块(1)，包括恰好三个太阳能子模块(6)。3.根据权利要求1或2所述的太阳能模块(1)，其中，所述半导体开关(8.1-8.4、9.1-9.4)的数量对应于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·奥普夫，B·穆勒，O·普里奥尔，
申请(专利权)人：艾思玛太阳能技术股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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