用于光伏串的分离装置、太阳能系统和用于具有光伏串的太阳能系统的操作方法

摘要

描述了用于分离光伏串(2)的太阳能模块(4)之间的电连接的装置(30)，该装置包括光伏串(2)的分别相关联的太阳能模块(4)的第一端子(31)和第二端子(32)、以及断路开关(41)、带阻滤波器(42)和用于装置(30)的能源供应的供电电路(40)，它们彼此被布置在第一端子(31)和第二端子(32)之间的串联电路中。用于从电连接解耦高频控制信号的带通(43)并联地桥接断路开关(41)和带阻滤波器(42)。在此，断路开关(41)或断路开关(41)和带阻滤波器(42)的部分串联电路与相对工作电流流动方向反向极化的反向电流二极管(46)并联连接。此外，装置(30)的控制单元(44)被设置用于接收高频控制信号并根据该高频控制信号来操作装置(30)。还描述了具有这种装置(30)的太阳能系统(1)以及用于太阳能系统(1)的相关联的操作方法。

说明书

描述

本发明涉及用于光伏串的分离装置以及具有这种分离装置的太阳能系统。此外，本发明还涉及用于具有光伏串的太阳能系统的操作方法，通过该操作方法可以控制分离装置。

在太阳能系统中，阳光被转换成交流电，该交流电例如可以通过馈入到电网中而提供给消耗者以供使用。为此，通常将太阳能模块的串联电路(以下称为串或光伏(PV)串)连接到逆变器的DC输入端。通过串联电路，串特别是在太阳辐射强烈的时候可能具有高电压，使得必须采取安全措施，以便特别是在故障或危险的情况下确保串的任意两点或串的任意一点和地电势之间的在串的两端最高下降的电势差不超过预先给定的极限值。因此，例如可以通过安全标准规定，在危险或故障的情况下，逆变器一方面与电网分开，并且另一方面在几秒钟的预先给定的时间段内在串的两端最高下降的电势差不准超过单个太阳能模块的空载电压(Leerlaufspannung)，例如80V。

虽然具有模块式逆变器的太阳能系统(其中，仅单个太阳能模块连接到每个逆变器的DC输入端)通过结构符合该标准，但在串逆变器中还需要附加措施。因此，已知的是，通过使每个太阳能模块短路或者通过使每个太阳能模块的连接线路与地电势电连接，可以实现该标准。串的太阳能模块之间的所有连接线路的分隔也以已知的方式导致遵循该安全标准。

图1示出了根据现有技术的太阳能系统1的示意图，其中PV串2的相邻的太阳能模块4之间的连接线路可以通过可控的开关元件10与地电势连接。如果存在危险或故障情况，则逆变器3可以通过连接线路11将闭合信号发送到开关元件10，通过这种方式至少使PV串2的内部太阳能模块短路。补充地或可替代地，PV串2的外部太阳能模块4和逆变器3之间的连接线路通过(图1中未示出的)相应的开关元件10与地电势连接也是可行的。在这些实施方式中，开关元件10的电源供应也通过逆变器3来实现。这里的缺点是，需要用于信号传输和电源供应的附加线路，以及必须设计用于整个串电压和整个串电流的开关元件10。

图2示出了根据现有技术的另一个太阳能系统1的示意图。在这种情况下，一个保护电路20与PV串2的每个太阳能模块4相关联，该保护电路例如可以被安置在太阳能模块4的接线盒中。保护电路20具有用于连接与保护电路20相关联的太阳能模块4的输入端23和用于连接PV串2的另一串联连接的太阳能模块4的输出端24。此外，该保护电路还具有断路开关21，该断路开关被布置在保护电路20的输入端23和输出端24之间，并且可以建立输入端23和输出端24之间的电连接或分隔该电连接。对断路开关21附加地或可替代地，保护电路20具有平行于输出端24布置的短路开关22，该短路开关可以在断路开关21闭合时使太阳能模块4短路，并提供PV串2内相邻的太阳能模块4的电流的旁路路径。保护电路20的能量供应可以通过从太阳能模块4中获取能量来实现，使得可以实现保护电路20的自给自足的操作。同时，用于保护电路20的控制信号可以例如通过高频调制经由串线路(电力线通信-PLC)传输到DC串电流。优选地，信号生成可以通过其上连接了PV串2的逆变器3来实现。由此，就不必在太阳能系统1内设置用于操作保护电路20的额外线路了。关于这种保护电路的其它实施的细节可以在文件WO 2011/023732 A1中获悉。

根据图2的保护电路20的缺点是改装现有系统的成本，以及保护电路20在太阳能模块4的接线盒中的集成，因为存在多个混淆不清的接线盒并且保护电路20的空间需求或其它集成要求通常无法满足。

此外，文件DE 10 2007 032 605 A1中还一般性地公开了用于布置在光伏模块之间的可控的分离箱。然而，除此之外，该公开对于电路的供电和对于具有分离的光伏模块的系统的运转过程没有提及。

文件DE 10 2011 050 468 A1也描述了具有多个串联连接的光伏模块的用于产生电能的光伏系统。在此，在至少两个相邻的光伏模块之间布置了开关设备，通过该开关设备可以中断相邻的光伏模块之间的电连接。

文件DE 10 2013 106 808 A1公开了用于内置电源供应被布置在引导直流电的线路区域中的电气设备或电子设备的电路布置。该电路布置具有在线路中反并联取向布置的两个二极管的并联电路。在反并联二极管两端电压降由供电支路分接(abgreifen)。半导体开关可以与反并联二极管并联连接以最小化电路布置的功率消耗。

最后，文件DE 10 20112 104383 A1公开了用于布置在相互串联连接的光伏模块之间的直流线路中的开关单元。在此，设置了开关单元的开关元件，以减少光伏模块在直流线路中的电流流动。为此，开关单元具有传输元件，以使施加在直流线路中的电控制信号解耦，并仅通过所解耦的控制信号的能量来控制开关元件。在这种情况下，耦合元件被布置成平行于开关元件，该耦合元件在开关元件不导电的情况下引导控制信号通过开关单元。然而，特别是在有大量串联连接的光伏模块或开关单元的情况下，从控制信号中显著地获取能量以用于对开关元件以及必要时对开关单元的其它组件进行能源供应和控制是不利的。因此，一方面可以通过成本合理的主要用于信号传输的控制信号仅传输相对较小的功率。另一方面必须保障即使从控制信号获取能量并与之相关地减小相应的信号电平之后，控制信号仍然被所有的开关单元可靠地接收。

因此，本发明的任务在于，提出用于光伏串的分离装置，该分离装置在太阳能系统内不需要额外的线路且可易于集成到现有的太阳能系统中。在此，即使串内有大量的分离装置也应保障分离装置的可靠的能源供应。此外，本发明的任务还在于提出相应的太阳能系统和具有被这种分离装置分隔的PV串的太阳能系统的操作方法，使用这些分离装置可以简单地运转太阳能系统。

该任务通过根据独立权利要求1的分离装置、通过根据并列的权利要求8的太阳能系统、以及通过根据独立的方法权利要求9的操作方法得以解决。优选的实施方式在从属权利要求中进行描述。

根据本发明，用于分离光伏串的太阳能模块之间的电连接的装置包括用于连接光伏串的各个不同的太阳能模块的第一端子和第二端子，以及断路开关、带阻滤波器和用于分离装置的能源供应的供电电路，它们彼此被布置在第一端子和第二端子之间的串联电路中。用于从电连接解耦高频控制信号的带通并联地桥接断路开关和带阻滤波器。控制单元被设置用于接收控制信号，并根据控制信号来操作分离装置。在这种情况下，相对工作电流流动方向反向极化的二极管(以下称为反向电流二极管)与断路开关并联连接。在这种配置中，即使在断路开关打开的情况下，反向电流也可以流经串。同样，反向电流二极管也可以与断路开关和带阻滤波器的部分串联电路并联连接，并桥接这两个元件。在这种情况下，反向电流二极管可以是单独的部件，或者由平行于断路开关布置的第一半导体开关的本征二极管构成。该装置通过供电电路能量自给自足，并且可以借助供电电路本身的电压降确保其电源供应。如有必要，除了分离装置外，也可以给与分离装置不相关联的其他电气组件供应电力。例如，当这些组件接近分离装置时，这样是有利的。同时，即使在断路开关打开的情况下，也可以通过带通在端子之间传输适当频率的交流电压。在根据本发明的分离装置中，用于给分离装置供电且必要时给其它电气组件供电的电功率基本上来自在第一端子和第二端子之间流动的直流电。因此，没有必要从控制信号获取显著部分的电功率用于分离装置的能源供应以及由此衰减控制信号。出于供电的目的，从控制信号获取的功率虽然仍然是可行的，但是随后用于支持现有的供电并且因此可能降低到最小。

在本发明的有利的实施中，断路开关是双触点串联继电器，其中进一步优选地，监测电路与该双触点串联继电器的中点连接。通过这种方式，装置的操作可靠性得到提高，因为当双触点串联继电器的触点中的一个没有按规定打开时，也保障了端子的可靠的分离。通过监测电路可以检测到这种错误情况，并且必要时适当地对此做出响应。可替代地或补充地，监测电路也可以以先前公知的方式检测触点中的一个上出现了电弧，并通过暂时使相关触点周围的电流变向消除电弧。此外，监测电路还可以以先前公知的方式通过有意引发的暂时的电流变向早在断路开关的开关过程之前就已经防止开关电弧的出现。

如果断路开关是双稳态继电器，则该装置的功率需求会降低，因为仅在致动继电器的时刻才需要功率，而省去了用于保持开关状态的功率，该开关状态通过先前实施的开关过程来调节。如有必要，设置储能器，断路开关由该储能器致动，以确保在能源供应发生故障的情况下仍可靠地打开断路开关。

但原则上，断路开关不仅可以被构造成继电器，而且也可以被构造成半导体开关或由两者形成的串联连接的组合。特别地，如果在断路开关打开时不需要在电流上分离端子，则可以将半导体开关用作断路开关。当将半导体开关用作断路开关时，也可以使用开关，这些开关通过被配备有保护电路而具有相比最大的串电压更低的反向电压，当施加超过极限值的电压时，保护电路暂时使该半导体开关短路。但是，如果需要在电流上分离，则最好使用继电器作为断路开关，并且带通应被设计成电流分离的带通，例如通过其中包含的串联电容器来实现。

有利地，第一半导体开关与断路开关并联连接以用于避免开关电弧。第一半导体开关在断路开关打开时或之前暂时处于导通状态，使得电流可以足够长时间地换向到第一半导体开关上，并且在断路开关打开时不会引起电弧。在断路开关打开之后，第一半导体开关又处于非导通状态，并从而中断换向到其上的电流。可替代地，第一半导体开关也可以与断路开关和带阻滤波器的部分串联电路并联连接，并共同桥接这两个元件。

在本发明的优选的实施中，供电电路包括低压装置。DC/DC转换器特别是升压转换器(Hochsetzsteller)与低压装置连接，并且被设置用于将低压装置上的电压降转换成用于分离装置必要时也用于其它电气组件的合适的电源电压。

优选地，低压装置具有两个反并联连接的二极管。通过该电路使低压装置两端的最大电压降受到限制或者很大程度上与分离装置的端子之间的负载电流无关。此外，无论是否存在工作电流方向上的电流还是与工作电流方向相反的反向电流，低压装置都是双向工作的。

此外，第二半导体开关还可以与低压装置并联连接，以便当不需要低压装置两端的全部的电压降向分离装置提供电力时，通过完全闭合或至少部分地闭合第二半导体开关，使电压降或与之相关的功率损失保持较低。第二半导体开关也可以在两个开关状态(例如，打开和闭合)之间来回切换。在优选的实施方式中，第二半导体开关的本征二极管构成低压装置的组成部分，使得第二半导体开关也可以是低压装置的一部分。

在本发明的另一方面中，太阳能系统具有逆变器和连接到逆变器上的光伏串，该光伏串具有至少两个串联连接的太阳能模块，在这些太阳能模块之间布置了如上所述的分离装置。优选地，如果光伏串具有两个以上的太阳能模块，则分别在两个相邻的太阳能模块之间布置如上所述的分离装置。如果安全标准在故障情况下允许串内的最大电压对应于太阳能模块的空载电压的多倍(例如，两倍)，那么没有必要在所有的太阳能模块之间分别布置分离装置。更确切地说，可以在串中布置相应大(例如，成对)的直接连接的太阳能模块组，它们相互之间分别通过分离装置彼此分开。

在本发明的另一方面中，用于太阳能系统的操作方法包括通过施加经由串的通过电流(Stromfluss)并从所施加的通过电流中获取能量来为打开的分离装置提供初始能量供应，该太阳能系统具有逆变器和连接到逆变器上的光伏串，该光伏串具有至少两个串联连接的太阳能模块，在这些太阳能模块之间布置了如上所述的分离装置。接着，通过串发送接通信号，这导致响应于所发送的接通信号而使分离装置的断路开关闭合。在分离装置的断路开关闭合之后，也通过经由串的通过电流来实现分离装置的能源供应，但该通过电流现在不是外加的，而是由太阳能模块所产生的。在为打开的分离装置提供初始的能源供应时，通过在串上施加反向电流来实现通过电流的施加。为此，在串上施加超过串的空载电压的电压。这种电压例如可以通过如下方式产生，即从电网将逆变器的中间电路电容器充电到一定的直流电压，例如，简单的电网峰值电压(Netzkuppenspannung)或电网峰值电压的两倍。如果中间电路电容器上的直流电压低于或远高于串的空载电压，则DC/DC转换器，例如布置在中间电路电容器与串之间的可双向操作的逆变器的DC/DC转换器，可以相应地升高或降低直流电压，以便在串上施加所需的反向电流。

在根据本发明的方法的优选变型中，当分离装置闭合时，重复地或持续性地经由串发送实时信号(Lebenssignal)，其中只要发送了实时信号，分离装置就保持闭合，并且在实时信号消除时，分离装置打开。

消除实时信号可以通过操作手动的安全开关或者也可以通过识别由太阳能系统的组件所引起的故障或危险情况来实现。即使在与电网分离的情况下，也可以执行实时信号的消除。在此，实时信号是由逆变器产生还是由太阳能系统的其它组件产生是无关紧要的。

在本发明的实施方式中，除了施加反向电流外，还通过在串上施加第一频率的交流电压来实现对通过电流的施加。在这种情况下，施加交流电压不仅指与交流电压源的电连接，而且也指诸如电感耦合或电容耦合的其他类型的电压产生。

实时信号的发送可以通过施加具有不同于第一频率的第二频率的交流电压来实现，但第二频率也可以等于第一频率，其优选在交流电压被有效且损失较少地引导通过带通的频率下进行。优选地，通过电流借助连接到串的逆变器来施加。但也可以设想除了逆变器和串之外系统中还安装其他组件，该其他组件承担了施加通过电流的功能并从而承担了分离装置的初始能源供应。优选地，实时信号的发送由逆变器来执行，但也可以由附加的组件来执行。

下面借助附图对本发明进行描述，其中：

图1示出了在串线路内具有可切换的接地的太阳能系统的第一已知的实施，

图2示出了具有PV串的太阳能系统的太阳能模块的保护电路的第二已知的实施，

图3示出了在串内具有分离装置的根据本发明的太阳能系统的示意图，

图4示出了根据本发明的分离装置的示意性结构，

图5示出了根据本发明的分离装置的优选的设计方案，以及

图6示出了用于太阳能系统的根据本发明的操作方法的流程图。

图3示出了具有逆变器3的根据本发明的太阳能系统1的示意性结构，具有多个太阳能模块4的串联电路的串2在输入侧连接到该逆变器上。逆变器3在输出侧，在此作为三相逆变器连接在电网5上。但逆变器3也可以被设计成单相逆变器或多相逆变器3。在每两个太阳能模块4之间布置一个分离装置30。以这种方式，每个分离装置30可以通过打开其中所包含的可控制的开关元件来分隔太阳能模块4的串联连接。分离装置30可以被安装在相关联的两个太阳能模块4的连接线路的任意位置处。分离装置30的集成也可以随后通过分隔两个相邻的太阳能模块4之间现有的连接线路并通过将被分隔的连接线路的端部与分离装置30的相应的端子31、32连接来实现。在这种情况下，可以设想插头安置在被分隔的端部处，这些端部被引入到分离装置的相应的反向插头中，或者例如通过夹紧、焊接、拧入或借助金属切削元件使被分隔的端部被直接引入到相应的端子31、32中并固定在其中。在图3中，示例性地示出了具有串联连接的太阳能模块4的串2，其中在两个相邻的太阳能模块4之间分别布置了一个分离装置30。因此，通常情况下，在串内的n个太阳能模块4需要(n-1)个分离装置30。然而，相对于太阳能模块4的数量n，所需的分离装置30的数量也可以通过将多个太阳能模块4的组直接地且没有中间连接分离装置30地相互连接，来根据PV串2内允许的最大电压而减少。出于成本原因，只要直接相互连接的太阳能模块4不超过所允许的最大电压，这种方式就是合适的。

图4示出了根据本发明的分离装置30的示意性结构。在第一端子31和第二端子32之间布置了带阻滤波器42、断路开关41和供电电路40的串联电路。带通43桥接带阻滤波器42和断路开关41，使得在断路开关41闭合时以及打开时，经由端子31、32传输的交流电压信号被引导通过带通43、解耦并传送到控制单元44。控制单元44被设置用于响应于所传输的信号来控制断路开关41。反向电流二极管46和/或第一半导体开关47与该断路开关41并联连接。反向电流二极管46可作为单独的部件存在或由第一半导体开关41的本征二极管构成。第一半导体开关47也由控制单元44控制并且可以特别用于避免在断路开关41中产生电弧。

供电电路40用于通过至少在断路开关41闭合时在端子31、32之间流动的电流上引起适当的电压降并从中产生给控制单元44供电所需的能量来给控制单元44进行能源供给。在本发明的第一变型中，供电电路40同时也被设置用于在断路开关41打开时从被引导通过带通43的交流电压信号中产生操作控制单元40所需的能量。可替代地，第二供电电路48也可以与带通43并联连接，该第二供电电路承担一部分交流电压信号且用于控制单元44的能源供应。可以设想第二供电电路和带通43、以及实施形式的串联布置(但没有示出)，在该实施形式中带通43和第二供电电路48形成根据本发明的分离装置30的共同组件。

图5更详细地图示了根据本发明的分离装置30的结构。在此，第一端子31在串联电路中经由低压装置400、断路开关41和带阻滤波器42与分离装置30的第二端子32连接。该串联电路是负载电流路径，当断路开关41闭合时，分离装置30集成于其中的串2的直流电流流经该负载电流路径。带通43在一侧与带阻滤波器42的背离断路开关41的那一侧连接并在另一侧与断路开关41和低压装置400之间的连接点连接，使得带通43桥接断路开关41和带阻滤波器42的部分串联电路。带通43可以构造成电容器和线圈的串联电路。控制单元44与带通43耦合，以便将串电流的调谐到带通/带阻滤波器对的特定频率的频率分量作为信号接收，该频率分量在断路开关打开和闭合时在第一端子31和第二端子32之间经由带通43传输。控制单元44可以响应于信号来控制分离装置30，特别是相应地操作断路开关41。通过这种方式，控制单元44可以借助电力线通信(PLC)通过调制到串2的负载电流的信号有针对性地做出响应，或者在控制单元自身方面将响应信号调制到负载电流，并从而双向地与串2所连接到的逆变器3进行通信。

在本实施中，低压装置400构成用于操作分离装置30的供电电路40的组成部分。为此，该低压装置被设置用于产生电压降，该电压降一方面应尽可能小，特别是在断路开关41闭合时负载电流高的情况下应尽可能小，因为该电压降表示原则上不期望的PV串2的功率损失。另一方面，即使在太阳能系统正常运行的最低负载电流下，该电压降也必须高到使得可以从中产生足以可靠地给分离装置供电的功率。优选地，低压装置为此包括两个二极管的反并联电路，特别是硅二极管的反并联电路，使得产生在1V范围中的尽可能独立于负载电流的电压降，由此可以在供电电路40中使用成本低廉的低电压组件。DC/DC转换器401与低压装置400并联连接，以便将相对较低的电压升高到电源电压U_v的典型值，例如5V，然后该电源电压施加在供电电路40的供电端子403上，以便向分离装置30的其它部件供给能量。特别地，控制单元44可以通过施加在供电电路40的供电端子403上的电源电压U_v来供电。也可以将分离装置33的供电端子403向外引导，并且例如将其构造成在分离装置30的壳体壁中可从外部接近的单独的端子。但通过这种方式，与分离装置不相关联但在空间上非常接近分离装置的其它电气组件可以由分离装置30或由分离装置的供电电路40来提供电功率。

在本发明的有利的实施方式中，当不需要由二极管产生的电压降，而是仅需要例如300mV的较小的值来产生供电功率时，第二半导体开关402，例如MOSFET，特别是常开的MOSFET，还另外与低压装置400并联连接以用于减少电压降，该第二半导体开关总是完全地或部分地导电连接，特别是在线性操作中以独立于串电流的恒定的电压降来操作。通过这种方式，可以进一步降低分离装置30内从串2减损的功率损失。第二半导体开关402具有本征二极管(即，所谓的本体二极管)在本发明的范围内，其中低压装置400的反并联连接的二极管中的一个可以由第二半导体开关402的本征二极管来体现。然而，尽管有第二半导体开关402的本征二极管，但两个单独的二极管反并联地连接也是可能的。例如，当第二半导体开关402的现有本征二极管不会引起所期望的电压降，而两个单独的反并联连接的二极管至少更接近所期望的电压降时，这样是有用的。

在本发明的实施例中，分离装置30需要30mW的功率用于安全操作。太阳能系统1的串2具有10A的最大电流，并且应在不超过100mA的串电流下保持运行。当第二半导体开关402闭合或线性操作时，即当电压降为300mV时，可以通过操作DC/DC转换器401在100mA的串电流下恰好产生所需的30mW的功率，如有必要，可以通过打开第二半导体开关402暂时地或持续性地升高电压降。同时，在10A的最大负载电流下，损耗功率仍然限制在3W(＝10A*300mV)。

在优选的实施方式中，断路开关41被设计成双触点串联继电器，即具有串联连接的两个继电器触点。这首先提高了分离装置30的操作安全性，因为即使在断路开关41的触点例如由于先前产生的电弧引起的触点焊接而打不开的情况下，仍然通过分离装置30来实现安全地分离。同时，在分离装置30不能操作之前，通过将两个继电器触点之间的中点与监测电路45连接可以将这种情况检测出来并进行传递。优选地，监测电路45与控制单元44连接以用于传递关于断路开关41的状态的信息。可以借助电力线通信(PLC)实现这种信息从控制单元44到逆变器3的传递。逆变器3可以在其自身方面将有关逆变器中现有的通信接口的信息有线地或通过无线电发送至PV系统的操作者，并从而告知他PV系统的危险状态。如果监测电路45检测到断路开关41的触点与理论状态相反未打开，则布置的故障-安全(Ein-Fehler-Sicherheit)不再得到保障，并且可以通过控制器44来防止断路开关41闭合。

为了进一步降低分离装置30的功率需求，将断路开关41设计成双稳态继电器是有利的，使得断路开关41仅需要切换阶段的功率，而不需要用于保持先前引起的切换状态的功率。为了确保在故障情况下或当能源供应出现不期望的中断时断路开关41自动打开，设置电容器用于存储打开所需要的能量是有利的。

为了避免开关电弧，第一半导体开关47与断路开关41并联连接。第一半导体开关47在断路开关41接收到打开的信号的时刻导通连接。当断路开关41的触点打开时，电流换向到第一半导体开关47，使得在触点打开时在断路开关41中不会出现电弧。一旦触点打开，第一半导体开关47也打开，并且电流被中断，至少是第一端子31和第二端子32之间的电流的直流电分量被中断。

在本发明的优选实施方式中，反向电流二极管46还与断路开关41并联连接，该反向电流二极管被极化，使得与串2的正常负载电流相反取向的电流在断路开关41打开时也可以流经分离装置30。本发明的这种变型在下面将要描述的用于太阳能系统的操作方法中变得特别重要，其中为了给分离装置30进行初始能源供应暂时由串2驱动反向电流。

根据本发明的太阳能系统1的操作方法在图6中被描述为流程图。在该方法的初始状态中假设，如上所述的太阳能系统1的串2尚未产生能量，并且串2的所有的分离装置30处于打开状态。通过使串2的太阳能模块4彼此分离来确保系统的任何点都不具有超过太阳能模块4中的一个太阳能模块的空载电压的电压。

在第一步骤51中，当断路开关41打开时，通过给串2施加通过电流来为断开装置30提供初始的能源供应。选择通过电流的形式，使得尽管断路开关41打开，但串2的分离装置30仍有电流流过。当施加通过电流时，例如将直流电形式的反向电流施加到串2上，该反向电流与串的正常的电流流动方向相反。在这种情况下，电流通过并联连接的反向电流二极管46绕开打开的断路开关41。在实施方式中，除了具有第一频率的交流电流形式的反向电流外，通过电流还可以通过在串上施加第一频率的交流电压来产生，其中选择第一频率，使得该第一频率可以通过带通43。独立于所选择的电流形式，即反向电流，例如直流电或交流电形式的反向电流，可以设想逆变器3施加电流，或者单独的组件为此被集成到太阳能系统1中。在任何一种情况下，所施加的电流都流经各个分离装置30的低压装置400并在那里产生电压降，该电压降经由必要时并联连接的DC/DC转换器401用于提供初始的能源供应，并且使供电电路40的供电端子403之间的输出电容器预先加载。

在本方法的有利的变型中，一旦初始的能源供应导致分离装置30的充足的供电状态，则每个分离装置30，例如通过其控制单元44，就发送单独的PLC信号。该信号被逆变器3或独立的组件接收，并且用于选择初始的能源供应阶段的持续时间，特别是通过在接收到串2的所有分离装置30的单独的信号之后才执行下面的步骤这种方式来进行。

一旦在供电电路40的供电端子403上施加了足以操作分离装置30的电压，就在第二步骤52中通过逆变器3或独立的组件经由串发送开关信号。优选地，接通信号可以作为PLC信号发送。响应于所发送的接通信号，相应的分离装置30在第三步骤53中闭合其断路开关41，并且检查串2的所有的断路开关41是否都闭合了。如果是这种情况，由太阳能模块4产生的功率可以作为负载电流通过串2流到逆变器3，该功率在逆变器那里被转换成电网兼容的交流电并被馈入所连接的电网5中。如果串2的分离装置30中的一个不能闭合其断路开关41，并且负载电流因此而不流动，则通过第一步骤51重复该过程，必要时通过延长初始的能源供应阶段来重复该过程。

只要太阳能系统处于正常的运行状态，分离装置30就可以通过在低压装置400中由负载电流引起的电压降进一步供电。在该状态下，在该方法的第四步骤54中，实时信号(优选作为PLC信号)，特别优选是逆变器3的实时信号，被调制到负载电流上作为重复的信号或作为持续的信号。可替代地，可以使用其它信号或其它信号发生器，例如其它系统组件。第一频率或不同于第一频率的第二频率可以用作交流电压形式的实时信号的载频率。优选地，在选择相同的第一频率时，可以选择带通/带阻滤波器对的特定频率，由此串2内的信号损失有可能最小，因此即使在串2内有大量的太阳能模块4的情况下也可以在分离装置30中实现可靠的信号接收。

只要分离装置30接收到实时信号，串2的分离装置30的断路开关41就保持闭合。然而，在实时信号消除的情况下，分离装置30在步骤55中自主打开其断路开关41，由此中断串2的负载电流。通过这种方式，串2的所有太阳能模块4在短的持续时间内彼此电分离，并且太阳能系统1通过低于太阳能系统1内的最大电压的极限值而转换到安全状态。

太阳能系统1的重新启动通过重新执行根据本发明的操作方法来实现。

参考标记列表

1太阳能系统

2串

3逆变器

4太阳能模块

10 开关元件

11 连接线路

20 保护电路

21 断路开关

22 短路开关

23 输入端

24 输出端

30 分离装置

31，32端子

40 供电电路

400低压装置

401DC/DC转换器

402半导体开关

403供电端子

41 断路开关

42 带阻滤波器

43 带通

44 控制单元

45 监测电路

46 反向电流二极管

47 半导体开关

48 供电电路

51-55方法步骤