安全的光伏设备的制作方法

本发明涉及一种具有相互连接成至少一个串联的线路(Strang)的太阳能模块和用于太阳能模块的单独断开并且用于将断开的太阳能模块可靠地重新连接到线路上的系统的光伏设备。

背景技术：

至今太阳能模块经常没有特别的安全措施地装备。在每个太阳能模块中存在的太阳能接线盒(也称为接线箱或汇流箱)主要用于接纳太阳能模块的导体带(也称为带(ribbon))的机械端子以及其旁路二极管。这样简单的太阳能模块一旦被照亮则提供电压。

典型地，太阳能模块相互串联成所谓的线路(也称为串(string))，以便达到高的线路电压。连接成线路的太阳能模块的该电压可以为多个100V，其中对于大型设备甚至存在1000V或甚至更高范围内的工作电压，这构成接触危险的电压。太阳能发电站此外必要时包括多个并联的线路。

因而在太阳能模块装配及其在线路中的电连接期间可能在相应的照明时产生非常高的电压，这使得必需进行谨慎的处理或特别的接触保护。相同的情况适用于维修。

在这样简单的光伏设备首先能够将太阳能发电机电压与电网在发电机接线盒上分开。因此在太阳能模块或线路导线上由于火、水、冰雹或其他干扰而损害时，在所述简单的太阳能模块中不能够将光伏设备的部分与太阳能模块和线路导线无电压地接通。

已知如下的安全装置，所述安全装置将各个太阳能模块在火灾或故障情况下切断(例如DE 10 2009 024 516 A1)。然而这样的解决方案大多仅针对一次性的紧急情况切断。

在DE 10 2011 110 682(未公开)中说明一种接线盒，所述接线盒在允许的参数与运行状态偏离时转换到安全状态中。

在DE 10 2011 110 682中所述的发明的进一步改进中，尤其是涉及光伏设备利用“智能的”太阳能接线盒的受控制且可靠的首次接通，或者在太阳能接线盒切断之后、例如在故障情况、维修或在日出之后可靠且受控制的重新接通。就此通过参考结合DE 10 2011 110 682的内容。

在WO 2010/078303中说明一种信号发生器，所述信号发生器连续地将HF释放信号施加到PV线路正极或负极支路上。在这里不利的是，HF释放信号必须持久施加，以便将所述设备保持在运行状态中并且PV模块必要时对汇流箱中的构件不提供电功率或要求附加的HF信号旁通并且不确保可靠地阻止开路电压。此外可能通过释放信号发生器产生功率损耗或附加的能量消耗。在HF释放信号干扰的情况下，PV模块或甚至整个PV线路可能不必要地切断，这可能导致供电减少。

技术实现要素：

因此本发明的任务是，提供一种光伏设备，其满足高的安全要求，尤其是其能够实现在装配之后可靠且受控制地首次接通或例如在故障情况、维修或日出之后可靠且受控制地重新连接。

该任务的另一个方面在于：保证当太阳能模块将光伏产生的电压施加到线路上时，线路的电路闭合，以此没有所谓的开路电压在电路未闭合时可能施加在也许打开的触点上，并且优化光伏设备的效率或产生尽可能少的功率损耗。

其他的任务由后续的说明或特别的优点得出，所述优点利用确定的实施形式取得。

该任务通过按照本发明的技术方案解决。

按照本发明，一种光伏设备具有至少一个由相互串联的太阳能模块组成的线路并且构成为用于单独断开太阳能模块并且用于将断开的太阳能模块可靠地首次连接或重新连接到线路上，所述光伏设备包括：

多个太阳能模块，所述太阳能模块分别包括一个太阳能接线盒，其中，太阳能接线盒具有相应输入侧的正极和负极连接元件和相应输出侧的正极和负极连接元件，所述输入侧的正极和负极连接元件连接到所属的太阳能模块的正极或负极的引导电压的导体上，

其中，太阳能模块串联地借助连接到输出侧的正极和负极连接元件上的线路导线连接至线路，

其中，所述太阳能接线盒中的至少一个太阳能接线盒具有安全电路，所述安全电路包括在输出侧的正极和负极连接元件之间的短路开关和包括串联到线路中的断开器，并且所述安全电路定义运行状态，在所述运行状态中，在断开器闭合并且短路开关打开时，由所属的太阳能模块产生的太阳能电流通过太阳能接线盒经由线路导线导出，并且所述安全电路定义安全状态，在所述安全状态中，在断开器打开并且短路开关闭合时，所属的太阳能模块关于连接的线路导线借助安全电路断开并且线路导线通过闭合的短路开关尽管如此还是闭合，

连接到线路导线上的起动器电路，所述起动器电路构成为用于将起动电流施加到通过闭合的短路开关闭合的线路导线中，

其中，安全电路包括电流传感器并且构成为用于，响应于由电流传感器测量的或探测的、流过借助短路开关闭合的线路导线的起动电流自动从安全状态转换到运行状态中。

此外，按照本发明涉及一种具有起动器电路的起动盒，其构成为用于连接到按照本发明所述的光伏设备的线路导线上并且用于将起动电流施加到线路导线中，以便引起安全电路从安全状态转换到运行状态中。

此外，按照本发明涉及一种智能的太阳能接线盒，其用于装配在太阳能模块上并且用于连接到按照本发明所述的光伏设备的线路导线上，其包括：用于连接所属的太阳能模块的正极或负极的引导电压的导体的输入侧的正极和负极连接元件和用于连接线路导线的相应输出侧的正极和负极连接元件；安全电路，所述安全电路定义运行状态，在所述运行状态中，由所属的太阳能模块产生的太阳能电流通过太阳能接线盒经由线路导线导出，并且所述安全电路定义安全状态，在所述安全状态中，所属的太阳能模块关于输出侧的正极和负极连接元件借助安全电路断开，其中，安全电路构成为用于，响应于施加到线路导线中的起动电流从安全状态转换到运行状态中。

此外，按照本发明涉及一种太阳能模块，具有在其上紧固的按照本发明所述的智能的太阳能接线盒。

此外，按照本发明涉及一种用于可靠地接通光伏设备的由串联的太阳能模块组成的线路的方法，其中，安全电路定义安全状态，在所述安全状态中，太阳能模块关于线路导线单独切换为无电压并且线路导线在无干扰时尽管如此还是闭合，所述方法包括如下步骤：

将起动电流施加到闭合的线路导线中，

测量或探测流过闭合的线路导线的起动电流，并且

借助所属的太阳能接线盒的安全电路响应于流过线路导线的起动电流的测量或探测结果将太阳能模块自动地连接到线路上，从而保证，当产生的太阳能功率在太阳能模块的自动连接之后通过线路导出时，线路导线闭合并且不会产生开路电压。

所述光伏设备具有至少一个由相互串联的太阳能模块组成的线路和用于单独断开太阳能模块并且用于将断开的太阳能模块可靠地首次连接或重新连接到线路上的系统。当然多个线路也可以存在并且并联。太阳能模块分别包括太阳能接线盒(也称为(太阳能)接线箱或汇流箱)，所述太阳能接线盒紧固例如粘上在所属的太阳能模块上、典型地在所属的太阳能模块的背侧上并且包括典型地以接触端子形式的输入侧的正极和负极连接元件，利用所述正极和负极连接元件，所属的太阳能模块的正极或负极的从太阳能模块的表面出来的引导电压的导体带(也称为带)在太阳能接线盒中连接或触点接通。太阳能接线盒用作线路导线和所属的太阳能模块的引导电压的导体带之间的连接器。太阳能接线盒因此此外具有输出侧的正极和负极连接元件，所述正极和负极连接元件在太阳能接线盒的内部与相应的输入侧的连接元件电连接。线路导线具有连接线缆，所述连接线缆将线路的太阳能模块串联地相互连接并且为此连接到太阳能接线盒的正极和负极连接元件上。分别按照实施方式，连接线缆在太阳能接线盒内触点接通或输出侧的正极和负极连接元件构成为插塞连接器并且连接线缆为此包括可配对的插塞连接器，从而连接线缆可以立即插到太阳能接线盒上。因而太阳能模块串联地借助连接到输出侧的正极和负极连接元件上的线路导线连接成线路。线路导线在这里形成由相互串联的太阳能模块和换流器构成的电路。

按照本发明，所述太阳能接线盒中的至少一个太阳能接线盒包括安全电路。安全电路定义具有所属的太阳能接线盒的太阳能模块的运行状态，在所述运行状态中，由所属的太阳能模块产生的太阳能电流通过太阳能接线盒经由输出侧的连接元件和线路导线导出到换流器上并且借此导出到电网上，并且所述安全电路定义具有所属的太阳能接线盒的太阳能模块的安全状态，在所述安全状态中，所属的太阳能模块关于连接的线路导线借助安全电路(电压电路)断开。具有这样的安全电路的太阳能接线盒接着称为“智能的太阳能接线盒”。理想地，所有或至少几乎所有太阳能模块包括这样的智能的太阳能接线盒，以便线路的所有或几乎所有太阳能模块可以单独断开，这确保在首次安装光伏设备、在维修、在修复或故障情况如燃烧时的安全，因为必要时只还有少量的直到没有太阳能模块在该这样的情况下将电压施加到线路导线上。甚至可以规定，智能的太阳能接线盒在遮暗或夜间断开太阳能模块。

但现在太阳能模块必须在这样的断开之外也再次接通或连接到线路上。为此按照本发明包括连接到线路导线上的起动器电路(Starterschaltung)，所述起动器电路构成为用于，将起动电流施加到线路导线上。智能的太阳能接线盒在安全状态中尽管存在断开的太阳能模块还是闭合线路的电路、优选通过短路开关闭合，所述短路开关在安全状态中短接输出侧的正极和负极连接元件。

此外，智能的太阳能接线盒的安全电路构成为用于，响应于施加到线路导线中的起动电流从安全状态转换到运行状态中，即优选打开相应的智能的太阳能接线盒中的短路开关和/或将太阳能模块再次连接到线路导线上，并且借此起动线路或光伏设备。施加的起动电流在此在安全状态中流过或运行通过串联的线路导线和太阳能接线盒，这样保证，线路导线闭合并且在连接之后不会产生接触危险的开路电压。

起动电流在简单的示例中是恒定电流，所述恒定电流由智能的太阳能接线盒的安全电路测量并且响应于此地将安全电路从安全状态转换到运行状态中。起动电流当然也可以为脉冲，亦即以一个或多个电流脉冲的形式构成。通过电流大小和/或脉冲形状甚至可以将其他的信息传输到智能的太阳能接线盒上，所述信息影响安全电路的运行特性。起动电流也可以包含较高编码的信息，例如以通过电流脉冲编码的信号，或者较高的通讯、例如电力线可以通过线路发生，其方式为，相应的起动信号调制并且借此施加到线路导线上。然而对于连接保证，只有当线路导线未中断时，起动电流才可以流过线路导线，借此在连接之后不会产生接触危险的开路电压。

因此以有利的方式，本发明不仅提供将太阳能模块从线路单独切断的可能性，而是也提供利用“智能的”太阳能接线盒来可靠地首次连接或重新连接单独切断的智能的太阳能模块的可能性。其他的安全或功能相关的参数、例如模块电压、线路电压和/或模块温度可以附加地在智能的太阳能接线盒中被监控并且响应于此地控制安全电路在安全状态和运行状态之间的转换。

按照一种实施形式，起动器电路安放在单独连接到线路导线上的起动盒中并且尤其是串联于太阳能模块地连接到线路导线上。起动盒优选设置在换流器附近或对于用户可接近地设置在在建筑物内部的家用设备中，从而就此可以舒适地初始化智能的太阳能接线盒的转换过程。这也使起动器盒的维修和替换变得容易。

按照一种简单的实施形式，起动器电路包括关于线路导线串联的开关，所述开关闭合，以便将线路导线的电路在包含起动器电路的情况下闭合并且引起在线路导线的这样闭合的电路和太阳能模块中流过起动电流或运行起动信号。具有太阳能模块和起动器电路的线路导线的由此闭合的电路优选并联于换流器、即在绕行换流器的情况下闭合。换句话说，起动器电路在线路中优选形成换流器的旁路，或起动器电路串联于太阳能模块并且并联于换流器地连接到线路导线上。

在智能的太阳能接线盒中的安全电路包括并联于所属的太阳能模块的、在输出侧的正极和负极连接元件之间的短路开关和包括串联地连接到线路中的断开器。在此，所述短路开关在安全状态中闭合并且将太阳能接线盒的输出侧的正极和负极连接元件相互短接。断开器在安全状态中打开并且将短路开关至少在一侧与太阳能模块分开。在运行状态中，短路开关打开并且断开器闭合并且这样能够实现太阳能模块的光伏产生的功率的无损耗的导出。在运行状态中，线路导线在太阳能模块上闭合。而短路开关确保，尽管太阳能模块与线路导线分开，线路导线在安全状态中还是闭合。此外，太阳能模块与短路开关在安全状态中的分开确保，安全电路也在安全状态中由所属的太阳能模块提供电功率，只要有足够的光照射的话。

优选地，太阳能接线盒包括中央的旁路电路、尤其是中央的旁路二极管，所述旁路二极管并联于短路开关。中央的旁路电路如通常附加地阻止所属的太阳能模块在遮暗时的损坏。

尤其是，安全电路包括例如以微控制器形式的电子的控制装置，所述控制装置安放在相应的太阳能接线盒中并且响应于施加到线路导线中的起动电流或起动信号来控制在安全电路的安全状态和运行状态之间的转换，即尤其是控制断开器和/或短路开关，亦即当智能的安全接线盒从安全状态切换到运行状态中时，打开短路开关和/或闭合断开器。微控制器为此不仅在运行状态中、而且也在安全状态中由所属的太阳能模块提供电功率，以便可以控制切换过程。

安全电路包括电流传感器，所述电流传感器测量(在最简单的情况下探测)施加到线路导线中的起动电流。控制装置读取电流传感器，以便响应于测量结果将安全电路从安全状态自动转换到运行状态中，其中，尤其是为此用于运行控制装置的电功率也由所属的断开的太阳能模块提供。

当应该接通光伏设备的线路，即应该将太阳能模块的安全电路从安全状态置于运行状态中时，起动电流施加到线路导线中并且由太阳能模块上的相应的安全电路的电流传感器测量或探测。起动电流在安全状态中流经安全电路的短路开关。但起动电流可以仅当线路导线闭合时流过线路导线。换句话说，当线路导线例如由于故障情况下中断或在其他情况下如打开时，起动电流不可以流过线路导线。因此通过测量或探测流过闭合的线路导线的电路的起动电流和依赖于所属的测量或探测结果引起的自动连接实现，只当线路导线的电路闭合并且不打开、尤其是不中断时，线路中的所有安全电路才可以自动连接。

优选地，在智能的太阳能接线盒中的安全电路这样构成，使得其在所属的太阳能模块遮暗时或在普遍黑暗和模块电压与此关联地下降到预先确定的阈值之下时自动从运行状态切换到安全状态中。优选地，短路开关为此构成为常闭触点并且在静止状态中闭合和/或断开器构成为常开触点并且在静止状态中打开。借此有利地保证，当例如在黑暗出现时由所属的太阳能模块提供的功率不再足够用于对控制装置供电时，安全电路自动切换到安全状态中。换句话说短路开关处于安全状态中并且断开器处于静止状态中并且必须从相应的静止状态中借助控制装置激活，以便响应于激活将安全电路从静止安全状态转换到运行状态中。因而安全状态是安全电路的静止状态，并且用于从静止安全状态转换到运行状态中，有效的(aktiv)接通过程是必需的。这提高光伏设备的安全。

此外优选地，太阳能接线盒包括至少一个如下装置：

-测量所属的太阳能模块的模块电压的第一电压传感器，

-测量线路电压的第二电压传感器，

-监控所属的太阳能模块的温度的温度传感器，

其中，控制装置读取第一电压传感器和/或第二电压传感器和/或温度传感器并且相应于此地控制安全电路。尤其是，当一个或多个所述值处于预定的区间边界之外时，安全电路自动切换到安全模式中。例如换流器在正常运行中将电流和电压设置到最大功率的点(也称为“最高功率点”或“MPP”)。当例如由电流传感器和第一和/或第二电压传感器测量的值与此偏离时，则安全电路自动切换到安全状态中。因而电流传感器满足双重功能，其在安全状态中测量或探测施加的起动电流或起动信号并且在运行状态中测量供给到线路中的太阳能电流。

按照一种实施形式，线路的所有太阳能模块包括具有安全电路的如前所定义的智能的太阳能接线盒。尤其是在该实施形式中，起动器电路或起动盒包括用于产生起动电流的自身的电源。

优选地，短路开关在太阳能接线盒中从太阳能模块的正极和负极看设置在输出侧的正极和负极连接元件之前并且断开器在太阳能接线盒中串联到太阳能模块的正极的引导电压的导体的输入侧的连接元件和输出侧的正极连接元件之间或串联到太阳能模块的负极的引导电压的导体的输入侧的连接元件和输出侧的负极连接元件(或短路开关的所属的端子)之间连接。

断开器优选串联于中央的旁路电路，和/或短路开关并联于中央的旁路电路。

优选地，太阳能接线盒包括用于太阳能模块上的中间抽头的输入侧的中间连接元件和多个子模块旁路电路、尤其是子模块二极管，以用于补偿所属的太阳能模块的部分遮暗，并且子模块旁路电路从太阳能模块的极看连接在断开器和短路开关之前，从而子模块旁路电路也在安全状态中保持与太阳能模块连接。

优选地，起动器电路包括单独的与太阳能模块独立的电源并且施加到线路导线中的起动电流或起动信号由该自身的电源供给。所述电源例如以电源件的形式构成，和/或可以集成在起动盒中或在外部连接到起动盒上。必要时起动器电路的电源可以作为蓄能器装置构成，所述蓄能器装置在正常运行中存储光伏地由线路产生的能量并且在起动模式中以该存储的能量供给起动电流或起动信号。

优选地，起动器电路包括至少一个第一开关，借助所述第一开关为了起动线路闭合线路中的并联于换流器的电路，以便引起在线路导线的这样闭合的电路中流动起动电流或运行起动信号并且因此将线路的太阳能接线盒的安全电路从安全状态转换到运行状态中，即起动线路。

此外优选地，起动器电路包括至少一个断开器，换流器借助所述断开器从线路断开，以用于起动线路。

为了施加起动电流或起动信号到线路导线中，即用于起动线路(起动模式)，打开断开器并且闭合第一开关，以便闭合线路导线的电路。因而在起动模式中，起动器电路相对于(断开的)换流器形成分路，其中用于起动电流或起动信号的电源与太阳能模块形成闭合的电路，以便将起动电流或起动信号通过该电路施加到线路导线中并且借此输送通过太阳能接线盒。因此第一开关在这里也称为并联开关。

断开器串联于换流器，以便将其在起动器电路的起动模式中从线路断开。在包括自身的电源的起动器电路的实施形式中，第一开关优选串联于自身的电源和/或断开器并联于自身的电源。

在光伏设备的正常运行中，在该正常运行中，太阳能接线盒的安全电路处于运行状态中的，闭合起动器电路的断开器并且打开起动器电路的第一开关或并联开关，借此不影响所产生的太阳能功率的供给。换句话说，在光伏设备的正常运行中，相对于换流器由起动器电路形成的分路被打开。由此避免不必要的功率损耗或能量消耗。运行状态是自稳定的，其意义是，不需要通过起动器电路的连续的释放信号，以便将线路或PV设备保持在运行状态中。在运行状态中，起动器电路切换到接通并且不需要将连续的释放信号输送到线路中。所述线路因而设计为双稳态，其方式为，运行状态和安全状态分别关于起动器电路是自稳定的，即起动器电路虽然引起从安全状态转换到运行状态中，但不常备地需要起动器电路来维持运行状态。由此系统较不易受干扰并且可以必要时避免到安全状态中的不必要的切断。

此外优选地，起动器电路包括电子的控制器、例如具有电子接口和/或外部的激活开关的微控制器并且所述控制器响应于在电子接口上的激活信号和/或响应于激活开关的操纵来控制起动电流或起动信号施加到线路导线上。

此外有利的是，控制器包括至少一个信号输出端，所述信号输出端用信号表示安全状态和/或故障状态，例如通过发光二极管显示。控制器当然也可以包括电子接口，所述接口将安全状态和/或故障状态例如传输到中央的计算机上。

优选地，至少一个防盗装置、最大功率点跟踪控制装置、电压监控设备、电流监控设备和/或温度监控设备集成到太阳能接线盒中，它们从太阳能模块的各极看连接在断开器和短路开关之前，并且防盗装置、最大功率点跟踪控制装置、电压监控设备、电流监控设备或温度监控设备也在安全状态中由所属的太阳能模块提供电能。

优选地，起动器电路包括至少一个如下构件：

-用于测量线路电流的电流传感器和/或

-用于测量线路电压的电压传感器和/或

-用于测量线路功率的设备和/或

-用于识别线路中的电弧的设备和/或

-用于线路中的盗窃识别的设备和/或

-用于输出相应的值或相应的信号的接口。

这些信息可以同样通过控制器的接口例如传输到中央的计算机上。

另一种实施形式规定，线路的至少一个太阳能模块包括不具有上述安全电路的太阳能接线盒，亦即该太阳能接线盒不是按上述意义是“智能的”，从而具有非智能的太阳能接线盒的该太阳能模块不置于安全状态中，而是持久保持连接到线路上。在这里由具有非智能的太阳能接线盒的该太阳能模块供给的太阳能电压可以用于将起动电流或起动信号施加到线路导线中，以便引起其他太阳能模块的安全电路从安全状态转换到运行状态中。因此必要时可以省去起动器电路的电源件。即在该情况下，例如在日出时非智能的太阳能模块将太阳能电流提供到线路导线中，其中智能的太阳能模块还是断开的。利用该太阳能电流可以然后触发智能的断开的太阳能模块，以便从安全状态转换到运行状态中。

本发明的主题此外是具有起动器电路的起动盒，所述起动器电路构成为用于连接到光伏设备的线路导线上并且用于施加起动电流或起动信号到线路导线中，以便引起安全电路从安全状态转换到运行状态中，以及本发明的主题是按照本发明的智能的太阳能接线盒或具有所述智能的太阳能接线盒的太阳能模块。

本发明的另一个方面是用于可靠地接通串联的太阳能模块的线路的方法。

在安全状态中，安全电路将太阳能模块关于线路导线单独切换为无电压。响应于起动电流或起动信号施加到线路导线中，每个所述安全电路将相应所属的太阳能模块连接到线路上，从而于是产生的太阳能功率可以通过线路导出。

起动电流或起动信号的施加由连接到线路上的中央的起动盒来控制并且更确切地说是响应于如下情况来控制：

-例如通过安装工人在首次装配或维修之后手动地操纵起动盒上的激活开关和/或

-远程控制地起动起动器电路，其方式为通过将起动信号发送到起动器电路的控制器的电子接口上，例如通过安装工人在首次装配或在维修之后发送和/或

-响应于时间控制装置自动地起动和/或

-例如每天早晨在日出之后，当光照射足够来将光伏设备的光伏产生的功率供给到电网上时，响应于连接到起动器电路上的照射传感器的评估自动地起动。

如以上已经说明的，施加到线路导线中的起动电流或起动信号：

-由起动器电路上的自身的电源供给，例如由内部的或外部的电源件或蓄能器装置供给和/或

-由具有例如无上述安全电路的太阳能接线盒的线路的太阳能模块(亦即非智能的太阳能模块)供给。

用于将起动电流或起动信号施加到线路导线中，以便引起太阳能接线盒中的安全电路从安全状态转换到运行状态中，在起动器电路中实施如下步骤中的至少一些步骤：

-闭合起动盒中的并联开关，以用于闭合具有太阳能模块的线路的电路并且将起动电流或起动信号施加到线路导线中以及通过智能的太阳能接线盒，

-测量起动盒中的线路电压，

-将用于施加起动电流或起动信号的电源与线路分开，尤其是通过当线路电压超过预先确定的阈值(预先确定的阈值例如是换流器的起动电压)时打开起动盒的并联开关，

-闭合断开器以用于连接换流器到线路上，和/或

-对在线路的换流器上的输入电容器充电直到输入电容器的充电/放电曲线变平。

附图说明

接着借助实施例并且参考附图进一步阐述本发明，其中，相同的和类似的元件部分地配设有相同的附图标记并且不同的实施例的特征可以相互组合。

图中：

图1示出典型的太阳能接线盒的透视图；

图2示出具有智能的太阳能接线盒的太阳能模块在运行状态中的方框电路图；

图3如图2，但在安全状态中；

图4示出在具有多个太阳能模块的象征表示的线路中具有自身的电源的起动器电路的方框电路图；

图5示出在具有多个太阳能模块的象征表示的线路中没有自身的电源的起动器电路的方框电路图；

图6示出具有智能的太阳能接线盒、换流器和起动盒的多个太阳能模块的光伏设备的线路的概览图；

图7如图6，具有起动盒的另一种实施形式；

图8如图7，具有起动盒和部分地带有非智能的太阳能接线盒的太阳能模块的另一种实施形式；

图9如图6，具有起动盒和带有输入电容器的换流器的另一种实施形式；

图10a示出在光伏设备的运行状态中用于图4的起动盒的布线的简化的原理方框电路图；

图10b如图10a，但在起动盒的起动模式中；

图11示出在智能的太阳能接线盒中的控制的流程图。

具体实施方式

图1示出具有用于装配在太阳能模块的背侧上的接线盒壳体14的太阳能接线盒12。介电的接线盒壳体14盖状地构成并且包括环绕的侧壁14a至14d以及盖14e。在接线盒壳体14的在图1中不可见的下侧14f上设置开口，通过所述开口，由太阳能模块出来的导体带进入太阳能接线盒12中，以便在那里触点接通。接线盒壳体14在一个所述侧壁14a上具有两个线缆导通部16，通过所述线缆导通部，线路导线18引导到太阳能接线盒12中并且在接线盒壳体14的内部例如借助未示出的接触端子连接，以便导出由太阳能模块产生的电功率。边缘14g用于将太阳能接线盒粘在太阳能模块上。对于太阳能接线盒的基本结构构造此外参阅DE 10 2007 037 130A1和DE 10 2007 042 547A1。

图2示出太阳能接线盒12的方框电路图，所述太阳能接线盒利用输入侧的正极和负极连接元件22以及在示例中利用两个中间抽头24与太阳能模块30的相应的导体带连接。并联于太阳能电池或太阳能子模块32连接有旁路二极管34，以便可以补偿太阳能模块30的部分遮暗。

太阳能接线盒12包括安全电路13，所述安全电路可以将太阳能接线盒12从运行状态或运行模式切换到安全状态或安全模式中并且反之亦然，并且接着对所述安全电路更准确地说明。

并联于太阳能模块30的电压传感器36(V₁)测量模块电压U₁并且通过连接部36a由以微控制器40形式的控制装置读取模块电压。此外并联于太阳能模块30连接有能量供应装置42，所述能量供应装置通过供应导线42a为微控制器40提供能量，借此该微控制器可以控制太阳能接线盒12。串联于太阳能模块30，在太阳能接线盒12中将串联的断开器51(S1)集成在线路20中，所述线路在图2中示出的运行状态中闭合，以便将由太阳能模块30光伏产生的功率通过线路20导出。输出侧的正极和负极连接元件62可利用太阳能接线盒12中的短路开关52(S2)来短接，其中，短路开关52在运行状态中打开。在正极和负极连接元件62和短路开关52之间的中央的旁路二极管64产生另一个旁路，例如对于短路开关52的故障的情况。

输出侧的电压传感器66独立于开关51和52的连接状态测量线路电压(U2)，并且通过连接部66a由微控制器40读取。电流传感器68不仅测量在图2中示出的运行状态的线路电流，而且测量起动电流，或探测在图3中示出的安全状态中的起动信号并且其通过连接装置68a由微控制器40读取。微控制器40读取输入侧的电压传感器36、输出侧的电压传感器66和电流传感器68并且响应于测量值来控制断开器51和短路开关52。

图3示出在安全状态中的智能的太阳能接线盒12的方框电路图。在安全状态中，断开器51打开并且短路开关52闭合，从而太阳能模块30一方面与线路20分开并且线路20借助短路开关52短接。也在该安全状态中，能量供应装置42由所属的太阳能模块30提供能量，只要太阳能模块30被照亮的话。能量供应装置42再次为微控制器40供电，从而所述微控制器也在安全状态中保持运行，只要照射足够的话。换句话说，微控制器40也可以在图3中示出的安全状态中读取输入端和/或输出侧的电压传感器36、66和/或尤其是电流传感器68和/或控制开关51和/或52。优选地，断开器51构成为常开触点和/或短路开关52构成为常闭触点，从而在图3中示出的安全状态相应于开关51、52的静止状态。这具有如下优点，即，最迟当太阳能模块缺少充分的照明而不再为微控制器40提供足够的功率时，智能的太阳能接线盒12自动切换到安全状态中。

当现在一个线路20的所有太阳能接线盒12处于安全状态中时，这表示，没有光伏产生的电流流过并且不会轻易地离开安全状态，即使当例如太阳升起并且照射充分强烈时。短路开关52的简单的打开和断开器51的闭合可能导致：可能产生接触危险的电压，如果多个太阳能接线盒12同一时间进行这点的话。因此本发明的一个基本问题在于保证，当太阳能模块将光伏产生的电压施加到线路上时，闭合线路20的电路，借此在未闭合的电路中没有所谓的开路电压可能存在于也许打开的触点上。

为此现在起动电流从外部的起动盒施加到线路20的电路中而施加到线路中，所述电路也在太阳能接线盒12的安全状态中闭合。

参考图4，起动盒70连接到具有太阳能模块30及其智能的太阳能接线盒12的线路20上并且处于在图4中示出的用于光伏设备1的正常运行的状态中。在该示例中，起动盒70在线路的两个导线中(正极和负极导线)――即在两侧双极地――串联到串联连接的太阳能模块30和换流器90之间。为此起动盒70通过两个输入端子72与包括太阳能模块30的太阳能发电机连接，并且起动盒70通过两个输出端子73与换流器连接。电压传感器74(V_P)测量线路电压U3。电流传感器76(A)测量线路上的电流，所述电流可以是在运行状态中光伏产生的太阳能电流或在安全状态或起动模式中的起动电流。照射传感器78测量存在的光。控制器或微控制器80通过连接装置74a、76a、78a与电压传感器74、电流传感器76或照射传感器78连接并且对其读取，以便不仅监控线路电压，而且监控线路上的电流并且照射并且响应于这些测量值来控制在起动盒70中的起动器电路71。

起动器电路在该示例中包括内部的电源82，二极管82a沿对于太阳能电流的通过方向并联于所述电源。微控制器80控制关于具有太阳能模块30的线路20并联于电源82的并且串联于换流器90的断开器54和/或控制关于具有太阳能模块30的线路20并且串联于电源82的第一开关53。电源82在该示例中设置为起动盒70的内部的电源件83a。在光伏设备1的在图4中示出的运行状态中，断开器54闭合并且串联于电源82的第一开关或并联开关53打开，从而示出的起动器电路71在该状态中几乎无损耗并且光伏产生的电流几乎无损耗地通过起动器电路71可以流至换流器90。

为了起动线路20或智能的太阳能接线盒12，打开断开器54并且闭合并联开关53。现在由电源82产生的起动电流I_s施加到线路20中一预先确定的时间t_s。光伏设备1、也就是说智能的太阳能接线盒12在这里首先还处于安全状态中，从而一方面施加到线路中的起动电流可以流过线路并且另一方面在该示例中没有光伏产生的电流流过线路。

亦即在安全状态中――只要没有故障情况存在――尽管存在太阳能模块的单独断开，线路导线18的电路闭合。借助施加的起动电流I_s启动通过闭合的线路导线的电流，所述电流由电流传感器68测量或探测。响应于该测量或探测结果，安全电路13然后自动从安全状态切换到运行状态中。亦即安全电路13从安全状态到运行状态中的转换可以仅当线路导线18的电路闭合时才进行。

当响应于此地已激活所有智能的太阳能接线盒12，即从安全状态转换到运行状态中时，则再次打开并联开关53并且再次闭合断开器54，从而现在光伏产生的电流流过线路20并且相应的光伏功率可以供给到电网中。

如果起动或起动顺序失败，则其可以自动重复，这同样由微控制器80控制。因为微控制器80利用电压传感器74和电流传感器76监控和评估线路电压和线路电流，可以考虑这些测量值用于计算线路功率并且用于控制切换过程。

利用手动的激活开关55(S5)，也可以手动启动在起动盒70上的起动过程，即光伏设备1手动起动并且从安全状态置于运行状态中。通过微控制器80的电子接口84，可以例如利用计算机读取这些信息。微控制器80此外包括信号装置86、88，其例如以发光二极管的形式，所述发光二极管在起动盒70上显示可能的故障状态(“错误/故障”)或安全状态的存在(“释放/断开”)。

此外，起动可以通过接口84(“接口”)通过上级的控制装置启动或在其上连接有激活开关55的数字的输入端可以通过上级的控制装置连接。因而换句话说，可以通过接口84给出用于施加起动电流或起动信号的起动命令。

在每天的正常运行中，在日出时自动由起动器电路71起动线路，借此保证设备的产量。这可以响应于时间控制装置79通过确定的时刻或通过读取照射传感器78来控制或启动，所述时间控制装置和照射传感器同样被起动器电路71所包括或连接到微控制器80上。

在日出之后，一方面智能的太阳能接线盒12的微控制器40由所属的太阳能模块30提供能量，从而这些微控制器也在首先还存在的安全状态中在能量方面能够控制智能的太阳能接线盒，尤其是从安全状态转换到运行状态中。

为了起动，现在起动器电路71在已经打开的或通过打开断开器54和通过闭合并联开关53从电源82将起动电流I_s施加到线路20中，所述起动电流由在还处于安全状态中的智能的太阳能接线盒12借助电流传感器68探测，并且微控制器40响应于此地控制智能的太阳能接线盒12从安全状态到运行状态中，在该示例中通过闭合断开器51和打开短路开关52进行。以有利的方式这样保证，在智能的太阳能接线盒12中的起动过程的启动只当线路20的电路也闭合时才实现，从而不会产生危险的开路电压。

起动器电路71利用测量仪器74和76能够实现测量线路20的电压和电流并且通过接口84输出所述值。功率可以由电压和电流74、76的单值确定并且同样通过接口84提供。此外可以利用电压和电流74、76的单值监控功能并且将结果同样通过接口84提供。此外起动器电路71可选地能够实现对线路20中的电弧的识别(电弧识别装置未示出)并且通过接口84输出这些值。电路71此外能够实现线路20中的盗窃的识别并且通过接口84输出结果。

图6示出对于将起动盒70连接到具有多个智能的太阳能接线盒12的线路20上的示例。区别于图4的起动盒70，电源82在外部连接到起动盒70上。在图6中，示出光伏设备1的线路20在运行状态中，在该运行状态中，智能的太阳能接线盒12处于运行状态中并且起动器盒70不活动(inaktiv)地连接，在所述起动器盒中并联开关53(S3)打开并且断开器54(S4)闭合。

在该示例中，所有太阳能接线盒12是“智能”的，从而线路20在黑暗中自动地切换为完全无电压或在故障或维修情况下由用户切换为完全无电压。因此对起动器电路71或起动电流和微控制器80的能量供应例如通过连接到供电网络上进行，在该示例中通过作为电源82的外部的电源件83b进行。为了施加起动电流并且借此起动光伏设备1，打开断开器54(S4)并且闭合串联于电源82和线路20的并联开关53(S3)。因为串联于线路20或太阳能模块30的并联开关53(S3)与换流器并联，所述线路20的电路在绕行换流器90的情况下闭合，从而施加的起动电流在安全状态中可以流过线路20和太阳能接线盒12。在智能的太阳能接线盒12中，测量施加的起动电流或探测起动信号并且响应于此地由相应的微控制器4 0将智能的太阳能接线盒12再次从安全状态转换到示出的运行状态中。

智能的太阳能接线盒12在该示例中(象征性示出)监控温度℃、模块电压U1、线路电压U2以及线路的电流I。智能的太阳能接线盒12的控制响应于一个或多个所述测量的值进行。起动盒70同样监控在线路上的电流I、温度℃和/或线路电压U3。

图7示出同样仅具有智能的太阳能接线盒12和起动器盒70的轻微改变的实施形式的线路20。代替作为电源82的外部的电源件83b(图6)，起动器盒70在图7中包括(内部的)电容器81(C1)作为电源82。智能的太阳能接线盒12的安全电路13或光伏设备1借助并联开关53(S3)如下起动。

当起动盒70的电压U3低于下面的阈值U3_u和/或当微控制器80获得起动信号时，闭合并联开关53(S3)并且因此通过智能的太阳能接线盒12闭合线路20的电路并且由此起动智能的太阳能接线盒12的安全电路13并且因此起动光伏设备1。在该起动中，并联开关53(S3)至少闭合到直至电压U3已超过上面的阈值U3_o例如200V并且然后再次打开。依此电容81(C1)再次充电并且准备好用于下一次起动，当所述电压U3再次低于下面的阈值U3_u和/或微控制器重新获得起动信号时，则再次进行所述下一次起动。此外，图7中的起动盒70如图6中的起动盒70那样以恒定的供电通过外部的电源件83b工作，从而可以参考于此。

图5和8示出具有智能的太阳能接线盒12的太阳能模块30以及具有简单的常规的(“非智能的”――没有上述安全电路)太阳能接线盒12a的一个或多个其他的太阳能模块30a的线路20的另一种实施形式，其出于明了性在图8中未示出。换句话说，太阳能模块30a不是单独地接通和切断。非智能的太阳能模块30a的总电压可以保持在接触危险的电压之下。虽然在日出之后，智能的太阳能模块30还从线路20切断，但所述一个或多个非智能的太阳能模块30a不轻易地将电压施加到线路20上。

那么一般地在该实施形式中，至少一个太阳能模块30a不包括智能的太阳能接线盒12并且在正常的运行中提供必需的电压，以用于运行起动盒70的微控制器80并且用于为线路20的其余的智能的太阳能接线盒12提供起动电流。因此可以省去起动盒的自身的电源件83a、83b。微控制器80的能量供应装置85在这里通过沿通过方向极化的二极管85a由所述一个或多个非智能的太阳能模块30a的太阳能供电。这节省在购置、安装和维修中的费用。

在图5和8中示出的简单的示例中，当智能的太阳能接线盒12处于在图3中示出的安全状态中时，为了起动线路，起动盒70中的串联于具有太阳能模块30、30a的线路20的并联开关53(S3)闭合，从而线路20的电路闭合并且由非智能的太阳能模块30a光伏产生的电流流过线路20并且形成起动电流。因此在这里并联于换流器90的并联开关53也闭合具有太阳能模块30、30a的电路，以便将起动电流或起动信号施加到线路导线中。

图9示出线路20的另一种实施形式，其中，换流器90通过脉冲激活。换流器90在直流侧包括大约1mF的输入电容92。换流器90的起动特性这样构造，使得当足够高的线路电压可供使用时，换流器90实施直流电网检查并且随后实施太阳能电网侧的负载检查。为此换流器的阻抗降低到直至通过所述负载相应于太阳能发电机的工作点的电压减少到空载电压之下的值。当现在电流和电压的乘积产生的值处于换流器特定的阈值之上时，线路起动供给的光伏产生的功率的生产。这表示，在起动换流器90时存在高阻抗的基本特性。此外换流器90需要一定的时间例如用于接地测量。

按照本发明，当由起动盒70识别出在开关阈值之上的线路电压U3时，则起动盒70将PV电网或线路20的并联连接断开。在换流器90上存在太阳能模块30的总电压，所述总电压足够起动太阳能发电站。如果现在由于换流器90的故障，在线路20上的电流中断，则可以重新实施起动过程。这可以自动由起动盒70的微控制器80或通过外部的控制装置、例如通过接口84或外部的激活开关55(S5)实施，其中，必要时它们与控制中心连接。

在该实施形式中流程顺序如下进行：

1.激活起动盒70，其方式为闭合并联开关53(S3)，

2.起动电流I_konstant由电源82(在这里：外部的电源件83b)施加到线路20中，

3.当达到换流器90上的起动电压时，再次切断起动盒70，其方式为，再次打开并联开关53(S3)，

4.周期性地打开和闭合起动盒70的断开器54(S4)并且对换流器的电容器92充电，直到充电/放电曲线变平(例如<5V/s)。

作为起动电流例如以24V电压供给500mA。当电压U3超过预先确定的阈值、例如大于100V时，则打开并联开关53(S3)。

图10a/b示出具有图4中的起动盒70的线路20的简化的方框电路图。图10a示出具有打开的并联开关53和闭合的断开器54的光伏设备1的运行状态。图10b示出在起动模式中的具有起动盒70的光伏设备1，其中并联开关53闭合并且断开器54打开。

并联开关53串联于电源82并且起动盒70在并联开关53闭合时在桥接换流器90的情况下形成具有太阳能模块20的电路91。因而起动盒70在并联开关53闭合时形成对于借助断开器54从线路断开的换流器90的暂时的分路(Nebenschluss)。换句话说，起动盒70在起动模式中形成分路电源(图10b)。

当并联开关53打开时，通过起动盒70可连接的分路打开并且用于光伏设备1的运行状态的通常的电路在断开器54闭合时通过串联连接的太阳能模块20和换流器90形成(图10a)。

智能的太阳能接线盒12的开关51、52(S1、S2)和/或起动器盒70的开关53、54(S3、S4)可以是继电器、半导体开关、尤其是场效应晶体管。

图11示出智能的太阳能接线盒12的调节算法的实施例。在“加电(Power-Up)”102之后，在起动步骤104中初始化微控制器40。随后在步骤106中再次保证安全状态，在该安全状态中再次进行用于闭合短路开关52和用于打开断开器51的输入(Eingaben)。接着进行短的延迟。在步骤108中，测量模块电压U1、线路电压U2、在传感器68上的电流和在温度传感器94上的温度。检查步骤110检查：模块电压U1是否超过用于起动的阈值U_Start并且在传感器68上的电流是否超过阈值I_Start和所述温度是否处于确定的阈值T_Max之下。只要不是满足所有三个准则，则智能的太阳能接线盒12保持在安全状态的调节回路111中，所述调节回路由步骤108、110形成。

当满足检查步骤110的所述三个准则时，微控制器40闭合断开器51，打开短路开关52并且再次进行一定的延迟。在运行模式步骤114再次利用传感器36、66、68、94测量模块电压U1、线路电压U2、线路电流I和温度T。在检查步骤116中测试，模块电压U1是否处于阈值U_Min之下或线路电流I是否处于阈值I_Min之下或模块温度T是否处于阈值T_Max之上。如果该或关系得出否，则智能的太阳能接线盒12保持在运行状态的调节回路117中。调节回路117由步骤114、116形成。如果在步骤116中所述或关系之一符合，则又接着步骤106，亦即进入安全状态。此外可以在安全状态111和运行状态117中示出错误报告，所述错误报告又触发初始化104。此外可看出，运行状态117和/或安全状态111包括有效的调节回路，在所述调节回路中查询测量值、例如施加的起动电流或起动信号、模块电压U1、线路电压U2和/或温度T，以便响应这些值触发切换过程。

概括地介绍本发明，本发明将光伏设备1中的智能的太阳能接线盒12在切断之后或在日出时从安全状态转换到运行状态中，从而保证设备的产量。在安全状态中，短接智能的太阳能接线盒12的输出端，从而电流可以流经线路20，但不存在电压。太阳能接线盒12的各个安全电路13从安全状态到运行状态中的转换自动响应于流过闭合的线路导线的起动电流I_s的测量或探测而进行。因此本发明不仅确保太阳能模块20的单独断开和连接，而且尤其是确保，当线路导线18的电路闭合时，太阳能模块20的连接才可以执行，从而不会产生接触危险的开路电压。PV设备1的运行状态是自稳定的，只要PV设备1产生足够的太阳能功率，即如果PV设备1起动过一次，则安全电路13保留在运行状态中，只要由PV设备1产生的太阳能电流和/或太阳能电压处于预先确定的阈值上，而不需要起动器电路71。换句话说，使用起动器电路71来可靠地连接PV设备1，但起动器电路对于将PV设备1在其连接之后保持在运行状态中不是必需的。因此在PV设备1置于运行状态中之后，起动器电路71可以切换为失效的，为此在该示例中起动器电路71通过打开并联开关53(S3)和闭合断开器54(S4)切换至接通。在运行状态中不需要起动器电路71在串联线路中的可能产生功率损耗或能量消耗的电子构件。由此易受干扰性和功率损耗或能量消耗可以减少。

对于本领域技术人员可看出，上述实施形式应示例性地理解，并且本发明不局限于这些实施形式，而是可以以多样化的方式变化，而不离开权利要求书的保护范围。此外可看出，无论是在说明书、权利要求、附图中还是另外地公开的特征也单独定义本发明重要的组成部分，即使这些特征与其他特征一起被共同说明。