[发明专利]光伏板电路

说明书

技术领域

本公开的方面涉及分布式电力系统，特别是用于集成有光伏板或附接到光伏板的电路。

背景技术

常规光伏分布式能量收集系统的多个光伏板互连，并连接到逆变器。各种环境和操作条件影响光伏板的功率输出。例如，入射太阳能、环境温度和其它因素影响从每个光伏板提取的功率。根据所使用的板的数量和类型，所提取的功率可从一个板到另一个板在电压和电流方面变化很大。温度、太阳辐照度和来自近处物体例如树或远处物体例如云的遮蔽的变化可引起功率损耗。所有者和甚至专业安装者可能发现很难验证系统的正确操作。随着时间的变化，更多的因素例如老化、灰尘和污垢聚集以及光伏板劣化影响太阳能光伏分布式电力系统的性能。

在逆变器处收集的数据可能不足以提供系统的操作的正确监测。此外，当系统经历功率损耗时，期望确定它是由于环境条件还是由于太阳能分布式电力系统的部件的故障和/或维护不佳。此外，期望容易地定位可能是功率损耗的原因的任何特定的太阳电池板。然而，从每个电池板收集信息需要与中央数据收集系统的通信的装置。期望控制数据传输以避免传输冲突并确定数据的每个发送者。这样的要求可能最容易使用双工传输方法来实现。然而，双工传输方法需要额外的传输线，并使系统复杂。另一方面，单向传输可能有冲突的倾向，并更难以比较从各种源传输的数据。由于这样的系统的功率输出的广泛的变化性以及影响功率输出的各种各样的环境条件，来自总系统的输出参数可能不足以验证太阳能电池阵列是否工作在峰值功率产生状态。局部干扰例如有错误的安装、不正确的维护、可靠性问题和障碍可能引起局部功率损耗，其可能难以从总监测参数探测到。

电弧形成可能对电力分布系统和电子设备有不利影响。电弧形成可出现在开关、断路器、继电器触点、保险丝和不良电缆封端中。当电路被切断或坏的连接出现在连接器中时，电弧放电可横跨连接的触头两端而形成。电弧放电是产生正在进行的等离子体放电的气体的电击穿，等离子体放电从流经通常不导电的介质例如空气的电流产生。在断开开始时，在两个触头之间的分隔距离非常小。作为结果，在触头之间的气隙两端的电压以每毫米电压为单位产生非常大的电场。这个大的电场引起在断路的两侧之间的电弧的点火。如果电路具有足够的电流和电压来维持电弧，则电弧可能引起对设备的损坏，例如导体的熔化、绝缘的破坏、以及火灾。交流（AC）电力系统的零交叉可能使电弧不重新点火。由于DC电力系统中的零交叉的缺乏，直流系统可能比AC系统更容易形成电弧。

在光伏电力系统和国家电气规范中，所提议的实践是：条款690-18要求提供禁用PV阵列的部分或整个PV阵列的机制。接地故障探测、中断和阵列禁用设备可根据特定的设计实现下面的行动：感测超过规定值的接地故障电流，中断或显著减少故障电流，断开阵列和负载之间的电路，使阵列或子阵列短路。

根据IEE布线规范（BS7671:2008），用于由于接地故障电流而引起的断开的直流（DC）光伏侧上的剩余电流设备（RCD）类型II设备参照规范712.412。

基于光伏板的电力生成系统的使用从环境观点看是有吸引力的。然而，光伏板的成本及其盗窃的相对容易可能限制其在电力生成系统中的采用。

因此，需要具有可集成或集成有提供包括下列项的特征的光伏板的电路，或有这样的电路将是有利的：光伏板的监测，接地故障探测和消除，电弧探测和消除，防盗和安全操作模式，同时在电路中维持最少数量的部件以降低成本并增加可靠性。

发明内容

公开了各种电路，其集成或可集成有光伏板，以向光伏板提供内置功能，其包括安全特征例如电弧探测和消除、接地故障探测和消除、反向电流保护、光伏板的性能的监测、所监测的参数的传输和光伏板的防盗。电路可避免功率转换，例如DC/DC功率转换，可避免执行最大功率跟踪以包括最少数量的部件并从而增大整体可靠性。