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Title:
SEPARATING DEVICE FOR DIRECT CURRENT INTERRUPTION BETWEEN A PHOTOVOLTAIC GENERATOR AND AN ELECTRICAL APPARATUS, AND PHOTOVOLTAIC SYSTEM HAVING SUCH A SEPARATING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/091689
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a separating device (1) for direct current interruption between a photovoltaic generator (11) and an electrical apparatus (12), in particular an inverter, comprising a mechanical switch (4) and a semiconductor switch (5), wherein the mechanical switch (4) is electrically switchable in series with the electrical apparatus (12). According to the invention, the semiconductor switch (5) is switchable in parallel with the series connection of the mechanical switch (4) and the electrical device (12). In this way, in addition to a secure galvanic separation and low conduction losses, wear of the mechanical switch can be avoided without the need for additional means for arc extinction, such as e.g. an extinguishing chamber.

Inventors:
SCHMIDT RICHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/073589
Publication Date:
June 27, 2013
Filing Date:
December 21, 2011
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
SCHMIDT RICHARD (DE)
International Classes:
H01L31/02; H02H3/02; H02H5/00; H02H11/00; H01H9/54
Domestic Patent References:
WO2010108565A12010-09-30
Foreign References:
DE102005018173A12006-10-26
EP2249393A12010-11-10
DE102010049293B32012-02-16
DE102010011232A12011-09-15
DE102008057874A12010-05-20
DE202009004198U12010-08-12
DE102005061532A12007-07-05
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Trennvorrichtung (1) zur Gleichstromunterbrechung zwischen einem Photovoltaikgenerator (11) und einer elektrischen Ein- richtung (12), insbesondere einem Wechselrichter, mit einem mechanischen Schalter (4) und mit einem Halbleiterschalter (5), wobei der mechanische Schalter (4) elektrisch in Reihe mit der elektrischen Einrichtung (12) schaltbar ist,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Halb- leiterschalter (5) parallel zu der Reihenschaltung des mechanischen Schalters (4) mit der elektrischen Einrichtung (12) schaltbar ist.

2. Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der mecha¬ nische Schalter (4) und der Halbleiterschalter (5) derart miteinander gekoppelt sind, dass vor einem Öffnen des mecha¬ nischen Schalters (4) der Halbleiterschalter (5) in einen stromleitenden Zustand schaltet.

3. Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der mecha¬ nische Schalter (4) und der Halbleiterschalter (5) derart miteinander gekoppelt sind, dass nach einem Öffnen des mecha- nischen Schalters (4) der Halbleiterschalter (5) in einen stromsperrenden Zustand schaltet.

4. Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

der Halbleiterschalter (5) nach Ablauf einer definierten begrenzten Zeit von einem stromleitenden Zustand in einen stromsperrenden Zustand schaltet.

5. Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine An¬ steuerschaltung (6) für den Halbleiterschalter (5) zu ihrer Energieversorgung mit dem Photovoltaikgenerator (11) verbindbar ist.

6. Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 5,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die An¬ steuerschaltung (6) einen Energiespeicher (7) umfasst, der durch den Photovoltaikgenerator (11) aufladbar ist.

7. Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Halb¬ leiterschalter (5) derart ausgebildet ist, dass er sich ohne eine Ansteuerung durch eine Ansteuerschaltung (6) in einem stromleitenden Zustand und mit einer Ansteuerung durch eine Ansteuerschaltung (6) in einem stromsperrenden Zustand befindet .

8. Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der mecha¬ nischen Schalter (4) als ein Trennschalter (Trenner) ausgebildet ist.

9. Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Halb¬ leiterschalter (5) ein IGBT-Halbleiterschalter ist.

10. Photovoltaikanlage (10) mit einem Photovoltaikgenerator (11), einer elektrischen Einrichtung (12), insbesondere einem

Wechselrichter, und einer Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Gleichstromunterbrechung zwischen dem Photovoltaikgenerator (11) und der elektrischen Einrichtung (12), wobei der mechanischen Schalter (4) elekt- risch in Reihe mit der elektrischen Einrichtung (12) geschaltet ist und wobei der Halbleiterschalter (5) elektrisch parallel zu der Reihenschaltung des mechanischen Schalters (4) mit der elektrischen Einrichtung (12) geschaltet ist.

Description:
Beschreibung

Trennvorrichtung zur Gleichstromunterbrechung zwischen einem Photovoltaikgenerator und einer elektrischen Einrichtung sowie Photovoltaikanlage mit einer derartigen Trennvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung zur Gleichstromunterbrechung zwischen einem Photovoltaikgenerator und einer elektrischen Einrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Photovoltaikanlage mit einer derartigen Trennvorrichtung gemäß Patentanspruch 10.

Photovoltaikanlagen erzeugen elektrische Energie in Form von Gleichspannung bzw. Gleichstrom. Diese (r) wird von einem Photovoltaikgenerator erzeugt, danach üblicherweise von einem Wechselrichter in Wechselspannung bzw. Wechselstrom gewandelt und anschließend in ein Stromnetz eingespeist. Der Photovol ¬ taikgenerator, häufig auch als Solargenerator bezeichnet, um- fasst dabei meist mehrere in Reihe und/oder zu parallelen Strängen geschaltete Solarmodule.

Für Installations- , Montage- oder Servicezwecke sowie zum allgemeinen Personenschutz ist eine zuverlässige galvanische Trennung der elektrischen Einrichtung (Wechselrichter

und/oder Stromnetz) von dem Photovoltaikgenerator notwendig. Dies erfolgt durch eine Trennvorrichtung, die in der Lage sein muss, eine Unterbrechung auch unter Last, d.h. ohne vorheriges Abschalten des Photovoltaikgenerators , zu ermögli ¬ chen .

Hierzu können beispielsweise mechanische Gleichspannungs ¬ schalter verwendet werden. Allerdings tritt bei einem Ener- giefluss in einem Gleichspannungssystem bereits bei vergleichsweise niedrigen Spannungen ein Lichtbogen auf, der zu einer schnellen Abnutzung der Kontakte des Schalters führt. Als Abhilfe kann der Schalter mit Mitteln zum Löschen des Lichtbogens (z.B. in Form von Löschkammern und Permanentmag ¬ neten zur Unterstützung der Zwangslöschung des Lichtbogens) ausgerüstet werden, was jedoch aufwendig ist und viel Bauraum benötigt .

Alternativ können auch Halbleiterschalter zum Schalten von DC-Strömen verwendet werden, allerdings verursachen diese unerwünschte Durchlassverluste und es ist keine galvanische Trennung und damit kein Personenschutz sichergestellt.

Aus der WO 2010/108565 AI ist eine Trennvorrichtung zur

Gleichstromunterbrechung zwischen einem Photovoltaikgenerator und einer elektrischen Einrichtung, insbesondere einem Wechselrichter, mit einem mechanischen Schalter und mit einem Halbleiterschalter bekannt. Der mechanische Schalter und der Halbleiterschalter sind dabei elektrisch parallel zueinander geschaltet und diese Parallelschaltung wiederum elektrisch in Reihe mit der elektrischen Einrichtung geschaltet. Der mechanische Schalter und der Halbleiterschalter sind dabei über eine elektrische Schaltung derart miteinander gekoppelt, dass bei geschlossenem Schalter der Halbleiterschalter in einem stromsperrenden Zustand ist und bei sich öffnendem Schalter eine infolge eines Lichtbogens über dem Schalter erzeugte Lichtbogenspannung den Halbleiterschalter stromleitend schaltet .

Da über den Halbleiterschalter bei geschlossenem mechanischem Schalter kein Strom fließt und daher über dem Halbleiterschalter kein Spannungsabfall erfolgt, erzeugt der Halblei ¬ terschalter bei geschlossenem mechanischem Schalter keine Verluste. Sobald der Halbleiterschalter stromleitend geschal ¬ tet ist und der mechanische Schalter geöffnet wird, beginnt der Lichtbogenstrom von dem mechanischen Schalter zu dem Halbleiterschalter zu kommutieren. Hierdurch kann die Abnutzung der Schaltkontakte des mechanischen Schalters vermieden werden und dabei auf Seite des mechanischen Schalters aber trotzdem auf zusätzliche Maßnahmen zur Lichtbogenlöschung (z.B. eine Löschkammer) verzichtet werden. Ausgehend hiervon ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Trennvorrichtung anzugeben, die neben einer sicheren galvanischen Trennung und geringen Durchlassverlusten einen noch geringeren Verschleiß des mechanischen Schalters gewährleistet, ohne dass zusätzliche Maßnahmen zur Lichtbogenlöschung wie z.B. eine Löschkammer notwendig sind.

Die Lösung der auf die Trennvorrichtung gerichteten Aufgabe gelingt durch eine Trennvorrichtung gemäß Patentanspruch 1. Eine Photovoltaikanlage mit einer derartigen Trennvorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausges ¬ taltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung zur Gleichstromunterbrechung zwischen einem Photovoltaikgenerator und einer elektrischen Einrichtung, insbesondere einem Wechselrichter, um- fasst einen mechanischen Schalter und einen Halbleiterschalter, wobei der mechanische Schalter elektrisch in Reihe mit der elektrischen Einrichtung schaltbar ist. Der Halbleiterschalter ist dabei parallel zu der Reihenschaltung des mecha ¬ nischen Schalters mit der elektrischen Einrichtung schaltbar. Unter einem mechanischen Schalter wird hierbei allgemein ein Bauelement mit einem mechanischen Schaltkontakt oder mit meh ¬ reren zueinander parallel geschalteten Schaltkontakten verstanden .

Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, dass bei einer Parallelschaltung des mechanischen Schalters und des Halbleiterschalters gemäß dem Stand der Technik bei der Kom ¬ mutierung der Strom von einem sehr gut leitenden mechanischen Kontakt des mechanischen Schalters auf den Halbleiterschalter umgelenkt werden muss. Jeder Halbleiterschalter weist aber eine Durchlass-Spannung bzw. einen höheren Widerstandswert auf als der Schalterkontakt. Dies hat zur Folge, dass das Kommutieren erst nach Öffnen des Schalters erfolgt, d.h. wenn schon Kontaktfunken bzw. ein Lichtbogen auftritt. Dies führt zu Kontaktabbrand und darüber hinaus zu EMV-Störungen . Da auch bei geöffnetem Schalterkontakt ein Halbleiter die Schaltkontakte überbrückt, muss die Funktion der sicheren elektrischen Trennung durch einen weiteren mechanischen

Schalter (einen sogenannten „Trennschalter" ) gewährleistet werden .

Im Gegensatz hierzu befindet sich bei der erfindungsgemäßen Verschaltung der Halbleiterschalter auf Seite des Photovol- taikgenerators , so dass durch den Halbleiterschalter die von dem Photovoltaikgenerator erzeugte Gleichspannung kurzgeschlossen werden kann. Dies ist im Falle eines Photovoltaik- generators möglich, da der Kurzschlussstrom durch die Bemessung der Photovoltaikanlage festgelegt ist und sich der Pho ¬ tovoltaikgenerator im Kurzschlussfall wie eine Konstantstromquelle verhält.

Durch ein Kurzschließen der vom Photovoltaikgenerator erzeugten Gleichspannung kann der Halbleiterschalter kurzzeitig den Stromfluss von dem mechanischen Schalter übernehmen. Der mechanische Schalter kann dann praktisch spannungs- und stromfrei schalten. Der mechanische Schalter unterliegt dadurch nahezu keinem Verschleiß bzw. benötigt keine zusätzlichen Maßnahmen zur Lichtbogenlöschung. Der mechanische Schalter kann dann beispielsweise als einfacher Trennschalter (häufig auch als "Trenner" bezeichnet) ausgebildet sein.

Da die Kommutierung von dem mechanischen Schalter zu dem Halbleiterschalter bei geschlossenem Kontakt des mechanischen Schalters erfolgt, werden auf Seite des mechanischen Schal ¬ ters auch keine Funken verursacht. Somit werden auch keine EMV-Störungen erzeugt, die die elektrische Einrichtung, bei ¬ spielsweise den nachgeschalteten Wechselrichters, belasten können .

Durch den mechanischen Schalter ist dabei eine galvanische Trennung des Photovoltaikgenerators von der durch ihn zu speisenden elektrischen Einrichtung sichergestellt. Da im Normalbetrieb ein Stromfluss über den Halbleiterschalter nur kurzzeitig bis zum Öffnen des mechanischen Schalters erfolgt, können auch dessen Durchlassverluste gering gehalten werden. Durch das Konstantstromverhalten des Photovoltaikgenerators braucht der Halbleiterschalter auch nur für einen Strom in der Höhe des maximalen Betriebsstroms ausgelegt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter derart miteinander gekoppelt, dass vor einem Öffnen des mechanischen Schalters der Halbleiterschalter in einen stromleitenden Zustand schaltet. Hierdurch kann im Betrieb automatisch eine Aktivierung des

Halbleiterschalters vor dem mechanischen Öffnungsvorgang des mechanischen Schalters erfolgen. Diese Kopplung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der mechanische Schalter Hilfskontakte aufweist, die mit einer Ansteuerschaltung des Halbleiterschalters verschaltet sind und die mit einem defi ¬ nierten zeitlichen Vorlauf vor dem Öffnen der Hauptkontakte ein Einschaltsignal für den Halbleiterschalter erzeugen. Die Kopplung kann alternativ auch durch eine gemeinsame Ansteuerschaltung für beide Schalter erfolgen. Da bauartbedingt der mechanische Schalter aufgrund von Massenträgheiten und Aufmagnetisierungszeiten üblicherweise deutlich langsamer schaltet als ein Halbleiterschalter (z.B. Millisekunden im Fall mechanischer Schalter im Vergleich zu Mikrosekunden im Fall von Halbleiterschaltern) kann sich dann sogar bei einer gleichzeitigen Ansteuerung beider Schalter automatisch (d.h. ohne zusätzliche Verzögerungsglieder) der zeitliche Versatz im Öffnen der beiden Schalter einstellen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter derart miteinander gekoppelt, dass nach einem Öffnen des mechanischen Schalters der Halbleiterschalter wieder zurück in einen stromsperrenden Zustand schaltet. Diese Kopplung kann beispielsweise ebenfalls über Hilfskontakte des mechanischen Schalters erfolgen, die mit einer Ansteuerschaltung des Halbleiterschalters verschaltet sind und die mit einem definier ¬ ten zeitlichen Nachlauf nach einem Öffnen der Hauptkontakte ein Ausschaltsignal für den Halbleiterschalter erzeugen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Halbleiterschalter nach Ablauf einer definierten begrenzten Zeit (automatisch) von dem stromleitenden in den stromsperrenden Zustand schaltet. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass ein Zeitglied mit einer Ansteuerschaltung des Halbleiterschalters gekoppelt ist und für diese ein Ausschaltsignal für den Halbleiterschalter erzeugt.

Bevorzugt ist eine Ansteuerschaltung für den Halbleiterschal- ter zu ihrer Energieversorgung mit dem Photovoltaikgenerator verbindbar. Die für die Ansteuerung des Halbleiterschalters erforderliche Versorgungsspannung wird dann von dem Photovoltaikgenerator geliefert. Die Trennvorrichtung kann dann autark, d.h. unabhängig von einer anderen Energiequelle, be- trieben werden.

Von Vorteil umfasst die Ansteuerschaltung hierbei einen Energiespeicher, der durch den Photovoltaikgenerator aufladbar ist. Hierbei liegt die Überlegung zugrunde, dass die für die Ansteuerung des Halbleiterschalters erforderliche Versor ¬ gungsspannung auf Seite des Photovoltaikgenerators immer dann vorliegt, wenn ein Betriebsstrom fließt. Im Kurzschlussfall, wenn diese Versorgungsspannung zusammenbricht, kann sie durch den Energiespeicher, z.B. einen Pufferkondensator, noch für eine begrenzte Zeit aufrechterhalten werden. Da diese Zeit sehr kurz ist, kann der Energiespeicher entsprechend relativ klein gehalten werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Halbleiterschalter derart ausgebildet, dass er sich ohne eine Ansteuerung durch die Ansteuerschaltung in einem stromleitenden Zustand und mit einer Ansteuerung durch die Ansteuerschaltung in einem stromsperrenden Zustand befindet. Der Halbleiterschalter ist somit im „Ruhezustand" leitend und muss durch ein Steuersignal in den hochohmigen Zustand ge ¬ schaltet werden (Halbleiterschalter mit einem derartigen Verhalten werden häufig als Halbleiterschalter mit einem "nor- mally on"-Verhalten bezeichnet) . Ein derartiger Halbleiter- Schalter kann den Kurzschluss auch bei einem Ausfall der Steuerspannung aufrechterhalten. Hierdurch ist es möglich, eine Photovoltaikanlage auch im Brandfall lichtbogenfrei kurzzuschließen und dadurch eine Personengefährdung durch direktes Berühren spannungsführender Teile oder durch Löschwasser zu verhindern.

Für den Halbleiterschalter können verschiedenste Arten von abschaltbaren Halbleiterschaltern wie z.B. Thyristoren, IGBTs, IGCTs etc. zum Einsatz kommen. Thyristoren mit einer Löschschaltung zum Abschalten des Halbleiters zeichnen sich durch besonders geringe Durchlassverluste aus. Da die Durch ¬ lassverluste für den kurzen Moment des Durchschaltens des Halbleiterschalters aber keine große Rolle spielen, kann an ¬ stelle eines Thyristors mit einer aufwendigen Löschschaltung auch ein IGBT oder ein IGCT zum Einsatz kommen und dabei trotzdem die Verluste gering gehalten werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage mit einem Pho ¬ tovoltaikgenerator, einer elektrischen Einrichtung, insbesondere einem Wechselrichter, und einer vorstehend beschriebenen Trennvorrichtung zur Gleichstromunterbrechung zwischen dem Photovoltaikgenerator und der elektrischen Einrichtung ist der mechanische Schalter elektrisch in Reihe mit der elektrischen Einrichtung geschaltet und der Halbleiterschalter ist elektrisch parallel zu der Reihenschaltung des mechanischen Schalters mit der elektrischen Einrichtung geschaltet. Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung erläuterten Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsge ¬ mäße Photovoltaikanlage.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert; darin zeigen:

FIG 1 eine erste Aus führungs form einer erfindungsgemäßen

Trennvorrichtung, FIG 2 eine zweite Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung und

FIG 3 eine Photovoltaikanlage mit einer Trennvorrichtung gemäß FIG 1 oder FIG 2.

Eine in FIG 1 dargestellte erfindungsgemäße Trennvorrichtung 1 ist als ein Vierpol mit zwei Eingangsklemmen 2a, 2b für je ¬ weils positives bzw. negatives Gleichspannungspotenzial und zwei Ausgangsklemmen 3a, 3b für jeweils positives bzw. nega ¬ tives Gleichspannungspotenzial ausgebildet. Sie umfasst einen mechanischen Schalter 4, der mit einem Schaltkontakt zwischen die Eingangsklemme 2a und die Ausgangsklemme 3a geschaltet ist (wodurch eine Trennung des positiven Strompfads 2a-3a mö ¬ glich ist) , sowie einen Halbleiterschalter 5, der zwischen die Eingangsklemmen 2a, 2b geschaltet ist.

Alternativ kann - wie in FIG 2 dargestellt - der Schalter 4 auch mehrpolig ausgebildet sein und beispielsweise mit je ¬ weils einem Schaltkontakt sowohl zwischen die Eingangsklemme 2a und die Ausgangsklemme 3a als auch zwischen die Eingangs ¬ klemme 2b und die Ausgangsklemme 3b geschaltet sein. Hier ¬ durch ist eine allpolige Trennung sowohl des positiven Strompfads 2a-3a als auch des negativen Strompfads 2b-3b möglich.

Die Trennvorrichtung 1 ist - wie später auch im Zusammenhang mit FIG 3 erläutert - in einer Photovoltaikanlage zwischen einen Photovoltaikgenerator und eine von diesem gespeiste elektrische Einrichtung, wie z.B. einen Wechselrichter, schaltbar. Hierzu ist sie eingangsseitig mittels der Ein ¬ gangsklemmen 2a, 2b an den Photovoltaikgenerator und aus- gangsseitig mittels der Ausgangsklemmen 3a, 3b an die elekt ¬ rische Einrichtung anschließbar.

Hierdurch ist der mechanische Schalter 4 elektrisch in Reihe mit der elektrischen Einrichtung schaltbar und der Halbleiterschalter 5 ist parallel zu der Reihenschaltung des mecha- nischen Schalters 4 mit der elektrischen Einrichtung schaltbar .

Der Halbleiterschalter 5 ist von Vorteil ein abschaltbarer IGBT-Halbleiterschalter . Eine Ansteuerschaltung 6 dient zur Steuerung des Schaltzustandes des Halbleiterschalters 5.

Bevorzugt ist der Halbleiterschalter 5 derart ausgebildet, dass er sich ohne eine Ansteuerung durch die Ansteuerschal- tung 6 in einem stromleitenden Zustand und mit einer Ansteuerung durch die Ansteuerschaltung 6 in einem stromsperrenden Zustand befindet.

Die Ansteuerschaltung 6 ist dabei über die Klemmen 2a, 2b zu ihrer Energieversorgung mit dem Photovoltaikgenerator verbindbar. Die Ansteuerschaltung umfasst dabei einen Energiespeicher 7, der durch den Photovoltaikgenerator aufladbar ist und im Fall eines kurzzeitigen Ausfalls der Energieversorgung durch den Photovoltaikgenerator die Ansteuerschaltung 6 mit Energie versorgen kann.

Der mechanische Schalter 4 ist als ein Trennschalter (Trenner) ausgebildet, d.h. für ein stromloses Trennen. Eine Spule 8 mit einem Anker dient als Antrieb für den Schalter 4.

Die FIG 3 zeigt hierzu beispielhaft eine Einbindung der

Trennvorrichtung 1 von FIG 1 in eine Photovoltaikanlage 10. Die Photovoltaikanlage 10 umfasst einen Photovoltaikgenerator 11 und eine von diesem mit elektrischem Gleichstrom gespeiste elektrischen Einrichtung in Form eines Wechselrichters 12.

Die Trennvorrichtung 1 ist zwischen den Photovoltaikgenerator 11 und den Wechselrichters 12 geschaltet. Dabei ist die

Trennvorrichtung 1 eingangsseitig mittels der Eingangsklemmen 2a, 2b an den Photovoltaikgenerator 11 und ausgangsseitig mittels der Ausgangsklemmen 3a, 3b an den Wechselrichter 12 angeschlossen. Die Trennvorrichtung 1 dient dabei zur Unterbrechung eines Gleichstromes I zwischen dem Photovoltaikgene ¬ rator 11 und dem Wechselrichter 12. Der Photovoltaikgenerator 11, häufig auch als Solargenerator bezeichnet, umfasst üblicherweise mehrere in Reihe und/oder zu parallelen Strängen geschaltete Solarmodule.

Der Wechselrichter 12 dient zur Umwandlung der von dem Photovoltaikgenerator 11 erzeugten Gleichspannung in eine Wechselspannung für ein nicht näher dargestelltes Wechselstromnetz.

Der mechanische Schalter 4 uni . der Halbleiterschalter 5 der Trennvorrichtung 1 (siehe FIG 1 und 2) sind derart miteinan- der gekoppelt, dass vor einem Öffnen des mechanischen Schal- ters 4 der Halbleiterschalter 5 in einen stromleitenden Zu- stand schaltet.

Hierdurch wird die von dem Photovoltaikgenerator 11 erzeugte Gleichspannung kurzgeschlossen. Dies ist im Falle eines Pho- tovoltaikgenerators möglich, da der Kurzschlussstrom durch die Bemessung der Photovoltaikanlage festgelegt ist und sich der Photovoltaikgenerator im Kurzschlussfall wie eine Konstantstromquelle verhält.

Durch ein Kurzschließen der vom Photovoltaikgenerator 11 erzeugten Gleichspannung kann der Halbleiterschalter 5 kurzzeitig den Stromfluss von dem mechanischen Schalter 4 übernehmen. Der mechanische Schalter 4 kann dann praktisch span- nungs- und stromfrei Schalten. Der mechanische Schalter 4 un ¬ terliegt dadurch nahezu keinem Verschleiß bzw. benötigt keine zusätzlichen Maßnahmen zur Lichtbogenlöschung.

Da die Kommutierung von dem mechanischen Schalter 4 zu dem Halbleiterschalter 5 bei geschlossenem mechanischem Kontakt erfolgt, werden auch keine Funken verursacht. Somit werden auch keine EMV-Störungen erzeugt, die den nachgeschalteten Wechselrichter 12 belasten können. Durch den mechanischen Schalter 4 ist dabei eine galvanische Trennung des Photovol- taikgenerators 11 von dem Wechselrichter 12 sichergestellt. Außerdem sind der mechanische Schalter 4 und der Halbleiter ¬ schalter 5 derart miteinander gekoppelt, dass nach einem Öffnen des mechanischen Schalters 4 der Halbleiterschalter 5 in einen stromsperrenden Zustand schaltet.

Ein Stromfluss über den Halbleiterschalter 5 erfolgt dann nur kurzzeitig bis zum Öffnen des mechanischen Schalters 4, so dass die Durchlassverluste des Halbleiterschalters 5 gering gehalten werden können. Durch das Konstantstromverhalten des Photovoltaikgenerators 11 braucht der Halbleiterschalter 5 auch nur für einen Strom in der Höhe des maximalen Betriebsstroms ausgelegt werden.

Die Kopplung zwischen dem mechanischen Schalter 4 und dem Halbleiterschalter 5 für das Einschalten des Halbleiterschalters 5 kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der mecha ¬ nische Schalter 4 Hilfskontakte aufweist, die mit der Ansteu ¬ erschaltung 6 des Halbleiterschalters 5 verschaltet sind und die mit einem definierten zeitlichen Vorlauf vor dem Öffnen der Hauptkontakte des mechanischen Schalters 4 ein Einschalt ¬ signal für den Halbleiterschalter 5 erzeugen.

Die Kopplung für das Einschalten des Halbleiterschalters 5 kann alternativ auch durch eine gemeinsame Ansteuerschaltung für beide Schalter 4 und 5 erfolgen. Da bauartbedingt der mechanische Schalter 4 aufgrund von Massenträgheiten und Aufmagnetisierungszeiten üblicherweise deutlich langsamer schaltet als der Halbleiterschalter 5 (z.B. Millisekunden im Fall des mechanischen Schalters 4 im Vergleich zu Mikrosekunden im Fall des Halbleiterschalters 5) kann sich dann sogar bei ei ¬ ner gleichzeitigen Ansteuerung beide Schalter 4, 5 automatisch (d.h. ohne zusätzliche Verzögerungsglieder) der zeitliche Versatz im Öffnen der beiden Schalter 4, 5 einstellen. Eine Kopplung für das Ausschalten des Halbleiterschalters 5 kann ebenfalls über Hilfskontakte des mechanischen Schalters 4 erfolgen, die mit der Ansteuerschaltung 6 des Halbleiterschalters 5 verschaltet sind und die mit einem definierten zeitlichen Nachlauf nach einem Öffnen der Hauptkontakte des Schalters 4 ein Ausschaltsignal für den Halbleiterschalter 5 erzeugen . Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Halbleiterschalter 5 nach Ablauf einer definierten begrenzten Zeit (automatisch) von dem stromleitenden in den stromsperrenden Zustand schaltet. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass ein Zeitglied mit der Ansteuerschaltung 6 des Halbleiter- Schalters 5 gekoppelt ist und für diese ein Ausschaltsignal für den Halbleiterschalter 5 erzeugt.