[发明专利]开路电压保护系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主旨大体上涉及箝位高电压并且更特别地涉及箝位光伏阵列两端的电压。

背景技术

光伏电池将太阳能转换为送到一个或多个功率转换器的电能。光伏产能遇到某些在常规产能系统中不存在的挑战。示例包括在冷起动状况期间的高电压输出、光伏电池的IV下垂特性和光伏电池的相对低能量密度（效率）。

在低温下（例如低于大约-10℃等）光伏电池的开路电压可以高至足以使得逆变器在冷起动操作期间受损。在冷起动期间箝位高开路电压的一个方式包括在逆变器端子的输入处耦合断路斩波器（break chopper）并且其中包含电阻器。然而，该方式需要可观的费用，因为该斩波器电路和电阻器必须能够在高电压下运行。另一个方式包括在低温下切断逆变器并且导致对电网失电。

需要有高效并且成本有效的方式以允许在冷操作状况下起动光伏模块而没有发生因开路电压造成的损伤。

发明内容

简短地，提出箝位光伏模块中的开路电压的方法。该方法包括：跨接逆变器模块来耦合负载电阻器，启动该逆变器模块并且经由该负载电阻器加载该逆变器模块，以及将该加载的逆变器模块耦合于光伏模块。该方法进一步包括通过负载电阻器耗散电力以箝位光伏模块的开路电压，使该逆变器模块的输出电压与电网的电压同步，然后将该逆变器模块耦合于该电网，并且将跨接该逆变器模块的负载电阻器去耦合。

在另一个实施例中，提出箝位光伏模块两端的开路电压的系统。该系统包括跨接逆变器模块的输出而耦合的负载电阻器和第一开关以及在该逆变器模块和该光伏模块之间耦合的第二开关。第三开关耦合在该逆变器模块和电网之间。处理器耦合于该系统并且配置成控制开关、使电压同步并且控制该逆变器模块。该负载电阻器配置成响应于来自处理器的控制信号而箝位该光伏模块的开路电压。

附图说明

当下列详细说明参照附图（其中相似的符号在整个附图中代表相似的部件）阅读时，本发明的这些和其他的特征、方面和优势将变得更好理解。

图1图示根据本发明的方面的分布式太阳能发电系统的一个实施例。

图2图示箝位图1的光伏模块的开路电压的示范性系统。

图3图示箝位图1的光伏模块的开路电压的另一个示范性系统。

图4图示在图3的系统的示范性运行期间的电流和电压概况。

图5图示箝位光伏模块两端的开路电压的示范性方法。

具体实施方式

将容易理解如在本文的图中大体上描述和图示的实施例的部件可以采用很多种不同的配置设置和设计。从而，各种实施例的下列更详细的说明（如在图中表示的）不意在限制本发明的范围（如要求保护的范围），而仅代表各种实施例。尽管实施例的各种方面在图中呈现，这些图不必须按比例绘制，除非具体指出。

短语“连接到”、“耦合于”和“与…通信”指两个或更多实体之间的任何形式的交互，包括机械、电、磁、电磁、流体和热交互。两个部件可互相耦合，然而它们不互相直接接触。

分布式发电机通常是位于用户负载附近的小型、模块化发电机。这样的分布式发电机提供了典型的大规模、资本密集型、中心站发电厂和配电系统可能不提供的优势。分布式发电技术使用包括天然气、柴油、生物质转化的燃料、燃油、丙烷和氢的多种燃料。燃料来源也常常基于例如光伏、风和水力来源等可再生能源，由此减少分布式发电系统的环境影响。通过在能量消费者附近使用更小、更加燃料灵活的系统，分布式发电避免输配电功率损耗并且向用户提供更宽的能量系统选择。分布式发电典型地在峰值需求期间提供可靠、成本有效、高质量电力并且可以是中心站产生的电力的切实可行的备选项。并且，许多分布式电力系统产生如此低的噪声和排放物以至于它们可以位于需要电力的建筑物或基础设施附近，由此简化了常规配电基础设施发展的问题。

特有的电力输配电网从发电设施传输电能到最终用户。多个分布式发电系统可互连以形成电网。可注意到该电网也可包括常规发电和配电网络。分布式发电系统的资源可在电业机构（utility）命令时或由产生的电力的所有者为了卖出电力而被带入线上以补充电网。

光伏模块典型地包括多个光伏阵列和光伏电池的互连组件。因为光伏电池典型地需要保护以免于环境影响，多个光伏电池连接并且封装在单个模块中。许多这样的模块常常耦合以作为一个发电单元运行。光伏设备典型地包括光伏模块的阵列、逆变器、蓄电池（battery）和互连接线。图1图示可与本文公开的本发明的实施例一起使用的分布式太阳能发电系统的一个实施例。如由标号10代表的该分布式太阳能发电系统（在下文中称为“DSPGS”）包括多个光伏模块12，其中每个光伏模块耦合于至少一个或多个逆变器14和16。