專利名稱：用于管理和控制光伏板的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本申請涉及光伏板群組的管理。
背景技術：
傳統(tǒng)的光伏板(photovoltaic panel)包括若干個并聯(lián)/串聯(lián)的光伏電池,并且在標稱光照條件下，傳統(tǒng)的光伏板在其端子處產(chǎn)生大約40伏的直流電壓。在最小的設備中，將大約10個面板進行串聯(lián)以產(chǎn)生大約400伏的直流電壓，這個直流電壓可以通過換流器(inverter)而獲得了良好的輸出以將所產(chǎn)生的能量傳輸給網(wǎng)絡。面板的串聯(lián)連接的一個益處在于，連接器技術簡化為每個面板兩個連接端子，力口上一個接地端子，這樣便于安裝。因此，面板裝備有標準化的接線盒(包括必要的端子)。 雖然如此，串行連接會具有許多問題。一串串行面板所產(chǎn)生的電流是由最弱環(huán)節(jié)(即產(chǎn)生電流最弱的面板)來確定的。這個面板可能是位于陰影中的面板。在這樣的情況下，有必要建立一個路徑以使得該面板短路，從而使得在正常條件下工作的面板可以產(chǎn)生它們的標稱電流。為此，在電流的方向上(通常是相對于面板所產(chǎn)生的電壓而言，二極管的阻斷方向)，面板裝備有連接在面板的端子之間的所謂“旁路”二極管。當面板不再產(chǎn)生任何電壓時，該串的電流穿過其旁路二極管。然而，當面板的一部分位于陰影中時，其所產(chǎn)生的電壓低于其標稱電壓，但足以避免激活旁路二極管。為了更加智能地對這種情況進行管理，如專利US7602080中所述的，為每個光伏板配備控制模塊，該控制模塊由面板進行供電。圖I示意性地示出了與面板12相關聯(lián)的本地控制模塊(IXU) 10，如上述專利中所描述的。IXU控制模塊通過兩個連接端子Al和A2連接到面板12，端子Al連接到面板的“ + ”端，并且端子A2連接到面板的端。模塊包括兩個端子BI和B2，以便通過單個導線13將模塊串聯(lián)到相應的模塊。旁路二極管Dl的陰極連接到端子BI，并且旁路二極管的陽極連接到端子B2。因此，導線13中的串行電流的方向是從端子B2朝向端子BI。由電路14控制的開關S連接在端子Al和端子BI之間。電容器Cl連接在端子Al和A2之間?？刂齐娐?4由在端子Al和端子A2之間的面板12供電。控制電路14通過COM鏈接與換流器處的共享中央控制單元進行通信。為了避免增加面板之間的連接數(shù)量，這個鏈接可以通過串行鏈接導線上的載波電流或者通過無線通信來實現(xiàn)。這種管理系統(tǒng)的目的是為了在切換模式中，對與受到低光照的面板相關聯(lián)的模塊進行控制，以使能量傳遞最優(yōu)化。如所示出的，LCU控制模塊是由相關聯(lián)的面板12來供電的。如果面板的電力生產(chǎn)不足，那么該模塊不再工作。在這種情況下，該模塊不能與中央控制單元進行通信，特別是，不能指示出面板的永久性的或臨時性的不工作狀態(tài)。前面提到的專利中所描述的系統(tǒng)使用了模塊和中央控制單元之間的復雜通信裝置。每個模塊必須通過載波電流或無線通信的方式來并入微控制器和調(diào)制解調(diào)器。對于只希望整合某些基本功能的底層設備而言，這些裝置過于昂貴。在裝配期間，光伏板群組有觸電的風險。事實上，受光照的面板(甚至是未連接的受光照面板)也開始產(chǎn)生電。由于面板是串行連接的，所安裝的面板的末端端子之間的電勢差會增加，當連接最后的面板時，電勢差達到了約400V。在現(xiàn)有的群組中，很難對串行鏈接導線中意外中斷的位置進行定位。事實上，串行導線的中斷消除了其中的電流。面板的所有單元在同一時間內(nèi)消除電流，使得模塊(即便是智能模塊)不能在其層次上確定中斷已經(jīng)發(fā)生，以便指示該事實。

發(fā)明內(nèi)容
因此，期望能夠對光伏板的本地控制模塊進行供電，即便是在面板不產(chǎn)生電力的情況下，而不使用除了面板的串行鏈接導線之外的鏈接。
為此，提供了一種用于對光伏板進行本地控制的模塊，包括用于通過單個導線將其與相應的模塊串行連接的第一和第二端子，以及用于從單個導線內(nèi)流動的電流向模塊供應電力的裝置。用于一組這種類型模塊的中央控制單元的一個實施例包括用于測量單個導線內(nèi)流動的電流的傳感器，以及用于在經(jīng)測量的電流低于閾值時將電流注入單個導線以對模塊進行充足供電的裝置。還期望模塊具有最小的智能等級，特別是，對限制觸電風險的安全設備進行控制，而不提供復雜的通信裝置。為此，提供一種用于對光伏板進行本地控制的模塊，包括第一端子和第二端子，所述第一端子和第二端子用于通過單個導線將所述模塊與相應的模塊串行連接；第一端子，其用于連接所述光伏板，所述第一端子被連接到用于進行串行連接的所述第一端子；開關，其連接在用于進行串行連接的所述第二端子和用于連接所述面板的第二端子之間；二極管，其連接在用于串行連接的所述第一端子和第二端子之間；以及變流器，其以連接面板的第一和第二端子之間的所述面板所產(chǎn)生的電壓為基礎，向模塊提供電力；傳感器，其用于測量流過所述單個導線的電流；以及用于當所述單個導線內(nèi)流動的電流超過閾值時閉合所述開關的裝置。用于一組這種類型的模塊的中央控制單元的一個實施例包括確定裝置，其用于確定該組模塊的通電；以及注入裝置，其用于在確定了通電時，將高于閾值的電流注入到單個導線中，從而導致閉合與供應電力的面板相關聯(lián)的模塊的開關。最后，期望能夠以簡單的方式定位出面板的串行鏈接導線的中斷位置。為此，提供了一種用于對光伏板進行本地控制的模塊，包括第一和第二端子，用于通過單個導線將模塊與相應的模塊串行連接；二極管元件，其在光伏板不產(chǎn)生電力時，允許電流在用于串行連接的第一和第二端子之間流動；接地端子；以及穩(wěn)定電流源，其連接在接地端子和單個導線之間。用于一組這種類型的模塊的中央控制單元的一個實施例包括第一和第二輸入端子，其用于連接到單個導線的端部，輸入端子中的一個端子接地；傳感器，其用于測量在單個導線內(nèi)流動的電流的傳感器；以及定位裝置，其用于從所測量的電流來定位出中斷所在的模塊。
中央控制單元可以使用包括下列步驟的方法通過單個導線內(nèi)的電流下降到低于或等于模塊的穩(wěn)定電流源的電流總和的殘余值這樣一個事實來檢測中斷；以及通過將電流的殘余值除以穩(wěn)定電流源的值來確定中斷所處的模塊的階層。


根據(jù)下文對具體實施例的描述，其他優(yōu)點和特征將變得更加清楚，這些具體實施例是作為非限制性實例而提供的并且使用附圖示出的，其中，之前已經(jīng)描述過的圖I示出了傳統(tǒng)系統(tǒng)的面板的本地控制模塊，其用于管理光伏板群組；圖2示出了用于面板的本地控制模塊的一個實施例，該本地控制模塊可以不使用面板產(chǎn)生的電力來進行供電；圖3a和圖3b示出了當面板正在產(chǎn)生電力時，圖2的模塊的兩種工作模式； 圖4a和圖4b示出了當面板不產(chǎn)生電力時，圖2的模塊的兩種工作模式；圖5示出了用于定位對面板進行串行連接的導線的中斷的系統(tǒng)的一個實施例和自適應中央控制單兀;圖6示出了面板的本地控制模塊的一個實施例，該本地控制模塊整合了簡單通信裝置，特別是，對一種限制觸電風險的安全設備進行控制；圖7示出了圖2的模塊的替代方案；圖8示出了圖7的模塊的另一替代方案；以及圖9a和圖9b示出了圖8的替代方案的兩種工作模式。
具體實施例方式圖2示意性地示出了光伏板12的本地控制模塊IXU的一個實施例，該IXU不依賴于面板產(chǎn)生的電力來進行供電。這個模塊由流入面板的串行鏈接導線13中的串行電流來進行供電的。該模塊(其意圖被并入標準化的接線盒箱中)包括與圖I中的模塊相同的端子A1、A2、B1和B2。面板的連接端子Al連接到端子BI，以便串行連接。開關S (例如，其使用N溝道MOS晶體管形成)連接在面板的連接端子A2和端子B2之間，以便串行連接。作為對端子BI和B2之間只有一個二極管的替代，有一堆二極管Dn，這一堆二極管Dn形成二極管元件，該二極管元件的導通閾值高于一個二極管的導通閾值。這一堆二極管Dn的陰極在端子BI側。二極管DO通過其陰極連接到端子Al，并且通過其陽極連接到端子A2。優(yōu)選地，二極管DO具有較低的導通閾值，為此，二極管DO可以是肖特基二極管。晶體管S的柵極由電路14進行控制，電路14在變流器(converter) 16和端子A2供應的電勢之間進行供電。變流器16的電源電壓Vin取自晶體管S的端子。通過這種方式，在晶體管S關閉時，晶體管S的端子處的電源電壓Vin特別低。晶體管S被選擇成在導通狀態(tài)下具有足夠高的電阻(Rdson)，使得在晶體管S的端子處由流過該電阻的電流所產(chǎn)生的電壓能夠對變流器16進行供電。下面將示出變流器16能在模塊的所有工作模式下被供電。優(yōu)選地，變流器16是切換型升壓變流器。市面上存在的升壓變流器在平衡狀態(tài)下能夠產(chǎn)生小于IOOmV的充足電源電壓，比如STMicroelectronics銷售的L6920電路。然而，該電路需要較高的電壓來啟動，下文將示出為該電路提供的較高電壓。通常，這種變流器16的最大輸入電壓為幾伏，而電壓Vin能夠達到面板的電壓Vp。優(yōu)選地，在變流器16的輸入端，提供基于晶體管和齊納二極管(Zener diode)的電壓限制電路17，以將變流器的輸入電壓保持在所要求邊界內(nèi)。這里，作為與中央控制單元通信的通信裝置，控制電路14整合有載波電流調(diào)制解調(diào)器，所述載波電流調(diào)制解調(diào)器連接到電流變 壓器18，電流變壓器18在端子B2處插入串行鏈接導線內(nèi)。因此，模塊能夠例如向中央控制單元發(fā)送由面板12提供的并且由電阻橋20測量的電壓值，并且從晶體管S接收切換指令。為了改善載波電流的傳輸，提供了連接到電容器C2，所述電容器C2連接到二極管元件Dn的端子。該電容器在載波電流的調(diào)制頻率下提供了低阻抗，并且因此使得有可能對由連接在端子BI和B2之間的各種元件所引入的復雜阻抗進行短路。圖3a和3b示出了當面板12產(chǎn)生電力時，圖2的模塊的兩種工作模式。晶體管S由開關來表示，并且假設電路14 (未示出)永久地控制晶體管S的閉合，如圖所示，這等同于由變流器16的輸出來控制晶體管S。還假設面板串的端部連接到換流器，換流器閉合電流電路。圖3a示出了在充分光照下啟動群組的情況。沒有對模塊進行供電，這是因為串行電流等于零。因此，晶體管S是打開的。面板12的端子處的電壓Vp建立了能夠流過其他模塊(未示出)的二極管元件Dn、換流器(未示出)、和變流器16的電流。這個電流等于I= [Vp-(n-1)Vn]/(ZinV+Zsmps),并且Vin = Zsmps · I其中，Vn為二極管元件Dn的導通閾值，η為面板的數(shù)量，Zinv為換流器的阻抗，Zsmps為變流器16的阻抗。換流器被配置為處理重要電力，其阻抗較低，而變流器16的阻抗相對較高。因此，實際上，變流器16的輸入處的電壓Vin被建立在Vp- (n-1) Vn,這足以啟動變流器。晶體管S立刻閉合，導致圖3b的模式。另一方面，如果換流器沒有連接到該串(例如，如果面板處于安裝中)，不能建立電流，并且晶體管S保持打開。這樣消除了觸電的風險。在圖3b中，晶體管S因此已經(jīng)閉合。這是群組的正常工作模式。電流來自之前的模塊，流過晶體管S和面板12，并且到達后面的模塊。通過這種方式，變流器16的輸入電壓Vin取自閉合的晶體管S的端子處。如上所示，選擇晶體管S在導通狀態(tài)下的電阻，以使得一旦變流器16已經(jīng)啟動，晶體管S的端子處的電壓降足以對變流器16進行供電。所期望的是，晶體管的端子處的電壓降足以對變流器進行供電，但是這個電壓降不會顯著地影響電力產(chǎn)生效率。約IOOmV的電壓降是良好的折衷。事實上，在圖3b的模式下，電壓Vin被調(diào)整為足夠的值。事實上，如果該電壓Vin變得不足，則變流器16不再能夠對晶體管S進行控制，并且晶體管S導電變差。因此，其端子處的電壓Vin增加，直到電壓再次足以對變流器16進行供電。從這種工作模式中，人們可能會希望對晶體管S的開啟進行控制，例如，在已經(jīng)檢測到異常后，斷開面板。一旦開啟晶體管S，則串行電流開始基本上流過二極管元件Dn，其經(jīng)受了等同于元件Dn的導通閾值的反向電壓降Vn。而后，變流器16的輸入電壓等于Vin=Vp+Vn,在可能的工作模式中,這是最高值。圖4a和圖4b示出了當面板12不產(chǎn)生電力時，圖2的模塊的兩種工作模式。圖4a示出了在圖3b的工作模式后達到的工作模式。面板12停止產(chǎn)生電力，例如，面板12處于陰影中。面板從作為發(fā)電機的工作模式運行到作為負載(串行電流流過其中)的工作模式。其端子處的電壓反轉達到二極管DO的導通閾值V0，二極管DO隨后負責讓串行電流流動。這里，應當明白的是，優(yōu)選地，元件Dn的導通閾值高于V0，以使得串行電流優(yōu)選地流過二級管D0，并且因此流過晶體管S以便對變流器16進行供電，而不是流過元件Dn而不流過晶體管S。串產(chǎn)生少量電力歸因于面板故障，串行電流也降低。結果，晶體管S處的電壓Vin 降低。變流器16通過降低晶體管S導電性而再次做出反應，直到在其端子處的電壓足夠為變流器供電。如果所有面板均停止產(chǎn)生電力(例如，在夜幕降臨時)，那么串行電流變得不足以對變流器16進行供電。其阻抗變得低于晶體管S的阻抗，并且電壓Vin下降到變流器的工作閾值以下。晶體管S開啟，并且串行電流繼續(xù)流過變流器16和二極管D0。如果從那一刻起，希望繼續(xù)對模塊進行供電，中央控制單元足夠注入充足的串行電流，如下文將要描述的。在圖4b中，在串行電流足以對模塊進行供電，但是面板不產(chǎn)生電力的情況下，晶體管S打開。在黎明時分并且面板處于陰影中或面板有缺陷時啟動群組的情況下，發(fā)生這種情形。模塊也可以接收到打開晶體管S的命令。串行電流分布在二極管DO(穿過變流器16)和二級管元件Dn之間。隨后，電壓Vin等于Vn-VO。因此，優(yōu)選地，元件Dn的閾值Vn被選擇成使得電壓Vn-VO高于允許變流器16啟動的值。在啟動情況下，模塊還沒有接收到打開晶體管S的命令。一旦變流器的輸入電壓Vin在啟動時達到足夠的值，則變流器閉合晶體管S。隨后，就達到了圖4a的工作模式。圖5示意性地示出了通過串行導線13的兩個端部連接到換流器(INV) 22的一串太陽能面板。在換流器之前是中央控制單元24 (CCU)，中央控制單元24執(zhí)行前面所述的功能。在這個實施例中，中央控制單元包括串聯(lián)在導線13上的總開關Sg和電阻Rs，總開關Sg用于斷開群組，并且電阻Rs用于測量串行電流。連接輔助電流源26，以沿著與標稱電流相同的方向，向導線13注入串行電流la?？刂齐娐?8對CXU的功能進行管理。特別地，控制電路28對開關Sg和電流源26進行控制，并且通過測量電阻Rs的端子處的電壓來確定串行電流?？刂齐娐?8還包括載波電流調(diào)制解調(diào)器，使得有可能通過插入導線13中的電流變壓器30來與LCU模塊的相應的調(diào)制解調(diào)器進行通信?？傞_關Sg打開，以執(zhí)行維護操作?？傞_關Sg的打開消除了串行電流，并且因此消除了模塊的電源，模塊的晶體管S打開，消除了任何觸電風險。在正常工作時，總開關閉合。當面板的光照下降時，串行電流下降。當串行電流達到最小值時，控制電路28打開輔助電流源26以繼續(xù)對LCU模塊進行供電。CCU將從白天時進行再充電的電池中或從電網(wǎng)中汲取電力。因此，IXU模塊被日夜供電，并且可以在任何時候通過載波電流與CXU進行通信。如果單個導線13被切斷，例如從下往上看，第二個模塊和第三個模塊之間所示出的，串行電流被取消，并且模塊不再被供電。然而，期望知道導線的中斷位于何處。因為對于所有的模塊而言，串行電流同時消除，一個模塊內(nèi)的機載信息不能用來對中斷進行定位。圖5還示出了用于對串行導線的中斷進行定位的系統(tǒng)的實施例。每個模塊10包括穩(wěn)定電流源32，穩(wěn)定電流源32連接在串行導線13(例如，在模塊的端子BI處)和模塊的接地端子E之間。接地端子E的功能是標準化的。接地端子E用于通過由所有面板共享的導線34使面板的金屬部分接地。如果制造商以那樣的方式提供換流器的接地，那么這個導線還連接到中央控制單元CCU的負輸入和換流器的負輸入。某些換流器通過它們的正輸入接地，在這種情況下，源32的電流方向是相反的。
每個源32被提供用來使穩(wěn)定觀測電流Iw從接地端子E向模塊的端子BI流動。通過這種方式，從每個源32開始的電流Iw隨著導線13中的串行電流沿順時針方向流動(如虛線所示)，通過中央控制單元CCU，直到導線13的接地連接。在那里，電流Iw經(jīng)過接地導線34返回到各自的源32。當導線13斷開時，例如，從下往上看，在第二模塊和第三模塊之間，處于中斷處下方的模塊的電流源32不再使其電流Iw流動。相反，處于中斷上方的模塊的源32 (如圖所示)仍使它們的電流流動。因此，到達CCU觀測電流Iw的總和表示模塊的中斷所處的階層。更為具體地，在串行導線13中斷期間，串行電流被消除?？刂艭CU檢測到這點，并且打開輔助電流源26。意圖對模塊進行供電的輔助電流Ia具有高于觀測電流的總和的標稱值。這是因為，在這種情況下，只有觀測電流能夠流過輔助源26，它們施加它們的值(在這個實例中，為3個Iw)?？刂齐娐?8將剩余電流除以觀測電流值lw，并且因此發(fā)現(xiàn)中斷所處的模塊的階層(從上往下數(shù)，第三個)。剩余電流至多等于η個Iw (其中，η為模塊的數(shù)量)，其對應于中斷發(fā)生在第一個模塊和換流器之間的情形。如果中斷發(fā)生在最后一個模塊和換流器之間，那么剩余電流為O。這種中斷定位系統(tǒng)與所使用的模塊類型無關。其可以包括具有非智能特征的模塊。優(yōu)選地，電流源32為雙極型，使得電流源32不需要模塊處的電源。雙極型電流源從存在于其兩個端子之間的電壓中汲取電力供應，只要電壓是充足的。當對所有的面板進行供電，并且沒有中斷時，源32的端子處的電壓接近于換流器的輸入電壓，并在幾個Vn閾值內(nèi)。然而，電源32是反極化的，并且因此是不活動的。當存在中斷時，輔助電流源26反轉換流器上的輸入電壓，然后源32被極化并且變成活動的。在其端子處具有最低電壓的源32是第一模塊的電壓，其電壓為Va-(n-l)Vn，其中，Va為輔助電流源26的端子處的電壓。優(yōu)選地，輔助源26的電源電壓被選擇成使得第一模塊的源32在其端子處具有足夠的電壓。在基本設備中，為了降低成本，可以省略某些功能，特別是通過載波電流的通信功能。然而，期望保留安全功能，特別是消除觸電風險的那些功能。已經(jīng)示出了在沒有與控制單元進行任何通信的情況下，圖2中的模塊類型確保了一旦電流不再流過晶體管S就自動打開晶體管S。換句話說，一旦串行電流中斷，那么無論是通過位于換流器處的總開關還是通過移除面板，所有模塊的晶體管S將面板從串行導線斷開，由此消除觸電的風險。
然而，可以期望更為徹底的安全功能，即僅在明確的命令下才重新連接面板。通過使用圖2模塊類型，可以通過使用本地控制電路14來實現(xiàn)這種功能，本地控制電路14等待具體命令來閉合晶體管S。這種命令將通過載波電流從控制單元到達電路。圖6示出了本地控制模塊的實施例，本地控制模塊使得在沒有復雜通信裝置的情況下實現(xiàn)這種功能成為可能。關于圖2，二極管元件Dn由單個二極管Dl (優(yōu)選地，為肖特基二極管)所取代。二極管DO被移除。用于對模塊的電路進行供電的變流器(這里表示為16’)，從面板12的端子(即端子Al和A2上)獲得其輸入電壓。換句話說，此處，模塊僅在面板12正在產(chǎn)生電力時被供電。由于期望對模塊進行 供電(即便模塊處于弱光照下，并且產(chǎn)生較低電壓)，優(yōu)選地，變流器16優(yōu)選為升壓型。因此，優(yōu)選地，在變流器的輸入端提供電壓限制器17，以便面板正在產(chǎn)生其標稱電壓時調(diào)整變流器的輸入電壓。晶體管S由比較器60控制，比較器60將電阻R2的端子處的電壓與參考電壓Vref進行比較，并且在電阻R2的端子處的電壓超過參考電壓Vref時，閉合晶體管S?？鐚Х糯笃?2將指示導線13中的串行電流的電流注入到電阻R2。放大器62對電壓進行測量，這個電壓表示放置在端子Al和BI之間的導線13中的電阻R3的端子處的串行電流。在齊納二極管Dz的端子處對放大器62進行供電，齊納二極管Dz的陰極連接到端子BI，并且陽極通過電阻R4連接到端子A2。通過這種配置，一旦面板12產(chǎn)生電力，則變流器16’對模塊的電路進行供電。然而，晶體管S保持打開。對鏈上的所有模塊而言，情況同樣。因此，面板保持與串行導線13斷開，即便是整個設備已經(jīng)開啟。為了啟動設備，中央控制單元(XU(圖5)將輔助電流注入串行導線13。這個電流流過模塊的二極管Dl和電阻R3。這個電流被選擇成足以切換比較器60。晶體管S通過將面板連接到串行導線而閉合。在每個模塊中，電流流過晶體管S、面板12和電阻R3。流過電阻R3的電流甚至比輔助電流還要高，晶體管保持閉合。一旦面板12不再產(chǎn)生電力，則不再對相應的模塊進行供電，并且其晶體管S打開。隨后，串行電流流過二極管D1。一旦面板再次開始產(chǎn)生電力，則模塊被供電。電阻R3中的電流是充足的，比較器60立刻閉合晶體管R3。為了產(chǎn)生面板的新的安全斷開，總開關Sg打開(圖5)。隨后的開關閉合使設備開啟，但是不會導致晶體管S的閉合，為此，需要再次將電流注入串行導線。相對于圖2而言，這個實施例的一個優(yōu)點在于，由模塊引入的寄生電壓降可以被最小化。事實上，晶體管S可以被選擇為在導通狀態(tài)下具有盡可能低的電阻。齊納型的二極管Dl具有非常低的導通閾值。圖7示出了圖2的模塊的替代方案。與圖2相比，模塊包括在端子Al和A2之間被供電的第二變流器70，其對變流器16進行供電，特別是在圖3b的工作模式下。圖3b的模式對應于產(chǎn)生電力的面板的正常模式。這是期望盡可能長的模式。這也是期望使用模塊的最多功能的模式。然而，這也是對圖2的模塊供電最少(從閉合的晶體管S的端子處的電壓降進行供電)的模式。由微控制器執(zhí)行的所期望的功能，可能需要比變流器16從接近IOOmV的電壓開始供應的電流更多的電流。補充的變流器70使得從面板對模塊進行供電成為可能，并且因此在面板產(chǎn)生電力的模式下取代變流器16。在面板不產(chǎn)生電力的模式下，變流器16以前述方式對模塊進行供電。優(yōu)選地，變流器70是降壓電壓變流器。圖8示出了圖7的模塊的替代方案。相對于圖7，兩個變流器16和70被單個升壓型變流器80所取代。變流器80的正輸入通過二極管D2連接到端子Al，并且通過二極管D3連接到端子B2。這些二極管經(jīng)連接以便向變流器80提供出現(xiàn)在端子Al和B2上的最大電壓。二極管DO被二極管D0’所取代，二級管D0’的陰極仍然連接到端子Al，但是二極管D0’的陽極不再連接到端子A2。二極管D0’的陽極連接到變流器80的負端子。二極管D4通過其陰極連接到端子A2，并且通過其陽極連接到變流器80的負端子。變流器80為升壓型，以在幾伏的最大輸入電壓下工作。然而，取決于工作模式，這個輸入電壓可以通過二極管D2或D3來產(chǎn)生面板的電壓，該面板的電壓可能與變流器的工作范圍不兼容。優(yōu)選地，如針對圖2所示出的，在變流器的輸入端提供電壓限制電路17，電壓限制電路17在變流器由面板供電時將輸入電壓帶回到可接受的值。 優(yōu)選地，二極管D0’和D2-D4是具有較低導通閾值的二極管，例如，肖特基二極管。從下文將會看出的，與圖2和圖7相比而言，在面板不產(chǎn)生電力的模式下，這個替代方案使得變流器80在更好的條件下工作。圖9a示出了在面板12產(chǎn)生電力的工作模式下的圖8的模塊。面板的部分電流流過二極管D2、變流器80、二極管D4并且返回到面板中。不考慮晶體管S的狀態(tài)，晶體管S中不流過向變流器進行供電的電流。如果晶體管打開，則串行電流流過二極管元件Dn。如果晶體管閉合，則串行電流流過晶體管和面板。因此，變流器由Vin = Vp-2V0的電壓來進行供電。圖9b示出了在面板12不產(chǎn)生電力的工作模式下圖8的模塊。部分串行電流流過二極管元件Dn，二極管元件Dn在其端子處具有反向閾值電壓Vn。該電壓Vn向變流器80供電串行電流的第二部分流過二極管D3、變流器80、和二極管D0’。晶體管S不管打開還是閉合都不影響對變流器80進行供電的電流。因此，變流器是由電壓Vin = Vn_2V0來進行供電。作為由模塊的電路所消耗的電流的函數(shù)，二極管元件Dn的閾值電壓Vn被選擇成使得變流器能夠供應所需要的電力。圖7或圖8模塊類型即便是在與串行導線13斷開的情況下，仍然能夠被供電，只要其面板受到光照。結果是，一旦模塊斷開，則晶體管S的打開不是自動的。如果希望限制圖7和圖8的|吳塊中的觸電風險，有可能提供與圖6相同的機制。根據(jù)使用通過載波電流來進行通信的替代方案，模塊和控制單元24被配置為實現(xiàn)“看門狗”流程。控制單元定期發(fā)送驗證信號。每次接收到驗證信號時，模塊重啟定時器。如果不再接收到驗證信號，因為模塊已經(jīng)從變流器13斷開，那么計時器失效并且模塊命令晶體管S打開。一旦模塊再次接收到驗證信號，其控制晶體管S的閉合。
權利要求
1.一種用于對光伏板進行本地控制的模塊，包括 第一端子和第二端子(BI、B2)，所述第一端子和第二端子(B1、B2)用于通過單個導線(13)將所述模塊串行連接到相應的模塊； 第一端子(Al)，其用于連接所述光伏板，所述第一端子(Al)被連接到用于對所述模塊進行串行連接的所述第一端子(BI)； 開關(S)，其連接在用于對所述模塊進行串行連接的所述第二端子(B2)和用于連接所述面板的第二端子(A2)之間； 二極管(DO)，其連接在用于串行連接的所述第一端子和第二端子(B1、B2)之間；以及變流器(70)，其用于從由連接所述面板的所述第一端子和第二端子(A1、A2)之間的所述面板傳遞的電壓，來向所述模塊進行供電，其特征在于，所述模塊包括 傳感器(R3)，其用于測量流過所述單個導線(13)的電流；以及 閉合裝置(60、62)，其用于在所述單個導線內(nèi)流動的所述電流超過閾值時，閉合所述開關。
2.根據(jù)權利要求I所述的模塊，其特征在于，在沒有電力供應時，所述開關(S)被斷開，使得當所述光伏板對所述模塊進行供電的電壓不足時，所述開關斷開并且保持斷開。
3.一種用于對根據(jù)權利要求I所述的一組模塊進行控制的中央控制單元，所述一組模塊通過單個導線(13)串行連接，其特征在于，所述中央控制單元包括 確定裝置(28)，其用于確定所述一組模塊的通電；以及 注入裝置(26)，其用于在確定了所述通電時，將高于所述閾值的電流注入到所述單個導線中，從而導致閉合與供應電力的面板相關聯(lián)的所述模塊的所述開關(S)。
全文摘要
本申請涉及用于對光伏板進行本地控制的模塊，包括第一和第二端子(B1、B2)，其用于通過單個導線(13)與相應模塊串行連接；第一端子(A1)，其用于連接光伏板，所述第一端子被連接到用于串行連接的第一端子(B1)；開關(S)，其連接在用于串行連接的第二端子(B2)和用于連接面板的第二端子(A2)之間；二極管(D0)，其連接在用于串行連接的第一和第二端子(B1、B2)之間；變流器(70)，其用于以連接面板的第一和第二端子(A1、A2)之間的面板產(chǎn)生的電壓為基礎，來對模塊進行供電；傳感器(R3)，其用于測量單個導線(13)內(nèi)流動的電流；以及閉合裝置(60、62)，其用于當單個導線內(nèi)流動的電流超過閾值時，閉合開關。
文檔編號H01L31/042GK102770970SQ201180005956
公開日2012年11月7日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權日2010年1月12日
發(fā)明者A·波什蓋 申請人:A·波什蓋, 斯瑞·阿諾, 阿明·威立格