具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板以及關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】一種光伏面板包括面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和串聯(lián)電氣耦合在正負(fù)面板電源軌之間的多個(gè)光伏組件。所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于根據(jù)所述跨正負(fù)面板電源軌的面板電壓與跨所述多個(gè)光伏組件的所有電壓之和之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏面板內(nèi)的串聯(lián)電弧。一種光伏串包括串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和串聯(lián)電氣耦合在正負(fù)串電源軌之間的多個(gè)光伏面板。所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于根據(jù)所述正負(fù)串電源軌之間的串電壓與跨所述多個(gè)光伏面板所有的電壓之和之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏串內(nèi)的串聯(lián)電弧。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板以及關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和方法
【背景技術(shù)】
[0001]光伏系統(tǒng)越來(lái)越多地用于供應(yīng)電力。例如,很多建筑物包括屋頂光伏系統(tǒng),用于供應(yīng)建筑物電力的一些或全部。作為另一范例,電力公司已建設(shè)大型光伏系統(tǒng),有時(shí)稱(chēng)為太陽(yáng)能“電場(chǎng)”,用于向大量客戶供電。
[0002]單個(gè)光伏電池通常以小于一伏產(chǎn)生電功率。不過(guò),很多電力應(yīng)用需要遠(yuǎn)高于一伏的電壓。例如,光伏系統(tǒng)供電的逆變器常常需要幾百伏的輸入電壓。因此,很多光伏系統(tǒng)包括大量串聯(lián)電耦合的光伏電池,以為其應(yīng)用獲得充分高的電壓。此外,很多光伏系統(tǒng)包括兩個(gè)或更多串并聯(lián)電耦合的光伏器件,以實(shí)現(xiàn)期望的系統(tǒng)發(fā)電量。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)光伏系統(tǒng)100,其包括并聯(lián)電耦合的第一串102和第二串104。串102包括M個(gè)串聯(lián)電耦合的光伏器件106,串104包括N個(gè)串聯(lián)電耦合的光伏器件108,其中M和N均是大于I的正整數(shù)。在本文中,括號(hào)中的數(shù)字被用來(lái)表示一個(gè)物體的具體實(shí)例(例如光伏器件106(1)),而沒(méi)有括號(hào)的數(shù)字是指任何這樣的物體(例如光伏器件106) ο光伏器件106、108或者是單獨(dú)光伏電池或者是電稱(chēng)合的光伏電池組。第一和第二串102、104與負(fù)載110并聯(lián)電耦合。
[0004]很多光伏系統(tǒng)中都可能存在高電壓。例如,光伏系統(tǒng)100的每個(gè)串102、104常常包括很多串聯(lián)耦合的光伏電池,使得跨電軌112、114的電壓將常常超過(guò)一百伏,尤其是在通過(guò)逆變器耦合到交流(AC)電網(wǎng)的系統(tǒng)中。實(shí)際上,光伏系統(tǒng)常常額定為600伏或1000伏。此外,很多光伏系統(tǒng)能夠供應(yīng)很大電流。因此,光伏系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生電弧,其中由于兩個(gè)鄰近節(jié)點(diǎn)之間的大電壓,節(jié)點(diǎn)間的氣體(通常為空氣)電離,導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)之間有電流流動(dòng)。電弧的這種可能性因如下事實(shí)所加強(qiáng):典型的光伏系統(tǒng)包括很多電連接器和長(zhǎng)長(zhǎng)的電纜,由此帶來(lái)了很多可能的故障點(diǎn)。此外,光伏系統(tǒng)常常受到惡劣環(huán)境條件影響,例如極端溫度和強(qiáng)紫外線輻射,這可能導(dǎo)致連接器或絕緣故障,尤其是在典型光伏系統(tǒng)所期望的長(zhǎng)壽命之內(nèi)。此外,一些光伏系統(tǒng)容易受到物理?yè)p壞,例如來(lái)自在系統(tǒng)附近工作的維護(hù)人員,或來(lái)自動(dòng)物對(duì)系統(tǒng)部件的咀嚼。
[0005]光伏系統(tǒng)電弧可分為串聯(lián)電弧或并聯(lián)電弧。串聯(lián)電弧跨過(guò)串聯(lián)電路中的開(kāi)路上發(fā)生,例如跨過(guò)由連接器故障導(dǎo)致的開(kāi)路。例如,圖2例示了跨過(guò)光伏系統(tǒng)100的第一串102中的開(kāi)路204的串聯(lián)電弧202。并聯(lián)電弧,例如因?yàn)榻^緣失效而發(fā)生在光伏系統(tǒng)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間或節(jié)點(diǎn)和地之間。圖3例示了光伏系統(tǒng)100的第二串104的節(jié)點(diǎn)116和負(fù)供電軌114之間的并聯(lián)電弧302。
[0006]通常非常不希望有光伏系統(tǒng)電弧,因?yàn)樗鼈兊臒崃靠赡苁瓜到y(tǒng)附近的人或動(dòng)物受傷,引發(fā)火災(zāi),損害光伏系統(tǒng),和/或產(chǎn)生電噪聲,這可能干擾附近電路的正常運(yùn)行。此外,通電的光伏系統(tǒng)可能給參與撲救電弧導(dǎo)致的火災(zāi)的消防隊(duì)員帶來(lái)電擊危害。因此,已經(jīng)為光伏系統(tǒng)提出了電弧檢測(cè)裝置。這些裝置通過(guò)識(shí)別電弧產(chǎn)生的高頻分量,或光伏系統(tǒng)電流的“噪聲”來(lái)檢測(cè)電弧。噪聲的幅度非常小,必須要通過(guò)放大或利用電流互感器來(lái)增大以用于檢測(cè)。此外,必須將噪聲從光伏系統(tǒng)電流中通常存在的其他高頻分量區(qū)分開(kāi),例如開(kāi)關(guān)功率變換器波紋電流及其諧波。于是,傳統(tǒng)的電弧檢測(cè)裝置利用快速傅里葉變換(FFT)技術(shù)或類(lèi)似技術(shù)將光伏系統(tǒng)電流分解成其構(gòu)成交流分量,以將電弧噪聲與其他系統(tǒng)噪聲區(qū)分開(kāi)。要令人滿意地進(jìn)行這種信號(hào)分解,需要大量的計(jì)算資源。例如,在電弧檢測(cè)應(yīng)用中執(zhí)行FFT處理,通常需要分辨率大于16比特且采樣速率高于每秒200000樣本的模擬數(shù)字變換器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正負(fù)面板電源軌之間的光伏組件的光伏面板中電弧的方法包括以下步驟:(a)感測(cè)所述正負(fù)面板電源軌之間的面板電壓,(b)感測(cè)所述多個(gè)光伏組件的每個(gè)兩端的相應(yīng)組件電壓,(c)確定所有所述組件電壓之和和所述面板電壓之間的差異,(d)確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0008]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正負(fù)串電源軌之間的光伏面板的光伏串中電弧的方法包括以下步驟:(a)感測(cè)所述正負(fù)串電源軌之間的串電壓,(b)感測(cè)所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)兩端的相應(yīng)面板輸出電壓,(C)確定所有所述面板輸出電壓之和和所述串電壓之間的差異,(d)確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0009]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件的光伏面板中電弧的方法包括以下步驟:(a)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件之一的第一組件電流,(b)感測(cè)所述多個(gè)光伏組件和其他電路之間流動(dòng)的面板電流,(C)確定所述面板電流和所述第一組件電流之間的差異,(d)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0010]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件的光伏面板中電弧的方法包括以下步驟:(a)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件之一的第一組件電流,(b)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件另一個(gè)的第二組件電流,(C)確定所述第一和第二組件電流之間的差異,(d)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0011]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板的串中電弧的方法包括以下步驟:(a)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板之一的輸出端口的第一面板輸出電流,(b)感測(cè)所述多個(gè)光伏面板和其他電路之間流動(dòng)的串電流,(C)確定所述第一面板輸出電流和所述串電流之間的差異,(d)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0012]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板的串中電弧的方法包括以下步驟:(a)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板之一的輸出端口的第一面板輸出電流,(b)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板中另一個(gè)的輸出端口的第二面板輸出電流,(C)確定所述第一和第二面板輸出電流之間的差異,(d)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0013]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)并聯(lián)電氣耦合的串的光伏系統(tǒng)中電弧的方法,所述多個(gè)串的每個(gè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板,所述方法包括以下步驟:(a)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)串的每個(gè)的輸出端口的相應(yīng)串輸出電流,(b)感測(cè)所述多個(gè)串和其他電路之間流動(dòng)的組合電流,(C)確定所述組合電流和所有所述串輸出電流之和之間的差異,(d)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0014]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板包括面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正面板電源軌和負(fù)面板電源軌之間的光伏組件。所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從所述正負(fù)面板電源軌之間的面板電壓和跨所述多個(gè)光伏組件的所有電壓之和之間的偏差檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的串聯(lián)電弧。
[0015]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板包括面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件。所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件的所選的一個(gè)的電流和流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件和其他電路之間的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0016]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板包括面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件。所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件的兩個(gè)不同組件的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0017]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏串包括串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正串電源軌和負(fù)串電源軌之間的光伏面板。所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從所述正負(fù)串電源軌之間的串電壓和跨所述多個(gè)光伏面板的所有電壓之和之間的偏差檢測(cè)所述光伏串之內(nèi)的串聯(lián)電弧。
[0018]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏串包括串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板。所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板的所選的一個(gè)的電流和流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板和其他電路之間的電流之間的偏差檢測(cè)所述光伏串之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0019]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏串包括串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板。所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板的兩個(gè)不同面板的電流之間的偏差檢測(cè)所述光伏串之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0020]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏系統(tǒng)包括系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)并聯(lián)電氣耦合的光伏串。所述系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從(a)流經(jīng)所有所述多個(gè)串的電流之和和(b)所述多個(gè)串和其他電路之間流動(dòng)的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏系統(tǒng)之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0021]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正負(fù)電源軌之間的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中電弧的方法包括以下步驟:(a)感測(cè)所述正負(fù)串電源軌之間的系統(tǒng)電壓,(b)感測(cè)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件的每個(gè)兩端的相應(yīng)組件電壓,(C)確定所有所述組件電壓之和和所述系統(tǒng)電壓之間的差異,(d)確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0022]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中電弧的方法包括以下步驟:(a)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件之一的第一組件電流,(b)感測(cè)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件和其他電路之間流動(dòng)的系統(tǒng)電流,(C)確定所述系統(tǒng)電流和所述第一組件電流之間的差異,(d)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0023]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中電弧的方法包括以下步驟:(a)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件之一的第一組件電流,(b)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件另一個(gè)的第二組件電流,(C)確定所述第一和第二組件電流之間的差異,(d)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0024]在實(shí)施例中,一種用于檢測(cè)包括多個(gè)并聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能串的儲(chǔ)能系統(tǒng)中電弧的方法,所述多個(gè)儲(chǔ)能串的每個(gè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件,所述方法包括以下步驟:(a)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能串的每個(gè)的輸出端口的相應(yīng)串輸出電流,(b)感測(cè)所述多個(gè)儲(chǔ)能串和其他電路之間流動(dòng)的組合電流,(C)確定所述組合電流和所有所述串輸出電流之和之間的差異,(d)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(e)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0025]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)包括電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和串聯(lián)電氣耦合于正電源軌和負(fù)電源軌之間的多個(gè)儲(chǔ)能組件。所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從所述正負(fù)串電源軌之間的系統(tǒng)電壓和跨所述多個(gè)儲(chǔ)能組件的所有電壓之和之間的偏差檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)之內(nèi)的串聯(lián)電弧。
[0026]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)包括電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)儲(chǔ)能組件。所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件所選的一個(gè)的電流和流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件和其他電路之間的電流之間的偏差檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0027]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)包括電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)儲(chǔ)能組件。所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件兩個(gè)不同組件的電流之間的偏差檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0028]在實(shí)施例中,一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)包括電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和并聯(lián)電氣耦合的多個(gè)儲(chǔ)能串。所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于從(a)流經(jīng)所有所述多個(gè)儲(chǔ)能串的電流之和與(b)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能串和其他電路之間的電流之間的偏差檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的光伏系統(tǒng)。
[0030]圖2示出了圖1的光伏系統(tǒng)中串聯(lián)電弧的范例。
[0031]圖3示出了圖1的光伏系統(tǒng)中并聯(lián)電弧的范例。
[0032]圖4示出了根據(jù)實(shí)施例具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板。
[0033]圖5示出了圖4的光伏面板中串聯(lián)電弧的范例。
[0034]圖6示出了圖4的光伏面板中并聯(lián)電弧的范例。
[0035]圖7示出了根據(jù)實(shí)施例的圖4的光伏面板的面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)的一種可能實(shí)施方式。
[0036]圖8示出了根據(jù)實(shí)施例的圖4的光伏面板的面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)的另一種可能實(shí)施方式。
[0037]圖9示出了根據(jù)實(shí)施例的圖4的光伏面板的組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)的一種可能實(shí)施方式。
[0038]圖10示出了根據(jù)實(shí)施例的圖4的光伏面板的組件電流感測(cè)子系統(tǒng)的一種可能實(shí)施方式。
[0039]圖11示出了根據(jù)實(shí)施例的類(lèi)似于圖4的光伏面板,但還包括面板級(jí)的MPPT變換器。
[0040]圖12示出了根據(jù)實(shí)施例的類(lèi)似于圖4的光伏面板,但還包括微型逆變器。
[0041]圖13示出了根據(jù)實(shí)施例的類(lèi)似于圖4的光伏面板,但具有包括最大功率點(diǎn)跟蹤變換器的光伏組件。
[0042]圖14示出了根據(jù)實(shí)施例的圖13的光伏面板的光伏組件的一種可能實(shí)施方式。
[0043]圖15示出了根據(jù)實(shí)施例的圖13的光伏面板的光伏組件的另一種可能實(shí)施方式。
[0044]圖16示出了根據(jù)實(shí)施例的具有電弧檢測(cè)能力的光伏串。
[0045]圖17示出了根據(jù)實(shí)施例的圖16的光伏串的串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)的一種可能實(shí)施方式。
[0046]圖18示出了根據(jù)實(shí)施例的圖16的光伏串的串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)的另一種可能實(shí)施方式。
[0047]圖19示出了根據(jù)實(shí)施例的具有并聯(lián)電弧檢測(cè)能力的光伏系統(tǒng)。
[0048]圖20示出了根據(jù)實(shí)施例的圖19的光伏系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)的一種可能實(shí)施方式。
[0049]圖21示出了根據(jù)實(shí)施例的具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
[0050]圖22示出了根據(jù)實(shí)施例的具有電弧檢測(cè)能力的另一種儲(chǔ)能系統(tǒng)。
[0051]圖23示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件的光伏面板中的串聯(lián)電弧的方法。
[0052]圖24示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板的光伏串中串聯(lián)電弧的方法。
[0053]圖25示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件的光伏面板中的并聯(lián)電弧的方法。
[0054]圖26示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件的光伏面板中的并聯(lián)電弧的另一種方法。
[0055]圖27示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板的光伏串中的并聯(lián)電弧的方法。
[0056]圖28示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板的光伏串中的并聯(lián)電弧的另一種方法。
[0057]圖29示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)并聯(lián)電氣耦合串的光伏系統(tǒng)中的電弧的方法。
[0058]圖30示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中的串聯(lián)電弧的方法。
[0059]圖31示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中的并聯(lián)電弧的方法。
[0060]圖32示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中的并聯(lián)電弧的另一種方法。
[0061]圖33示出了根據(jù)實(shí)施例的用于檢測(cè)包括多個(gè)并聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能串的儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電弧的方法。
[0062]圖34示出了根據(jù)實(shí)施例的類(lèi)似于圖21的儲(chǔ)能系統(tǒng),但具有包括調(diào)壓器的儲(chǔ)能組件。
【具體實(shí)施方式】
[0063] 申請(qǐng)人:已經(jīng)開(kāi)發(fā)出根據(jù)電壓偏差和/或根據(jù)電流偏差來(lái)檢測(cè)電弧的光伏面板以及關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和方法??梢岳帽菷FT處理或類(lèi)似信號(hào)分解技術(shù)通常所需更少的計(jì)算資源來(lái)檢測(cè)這樣的電壓和電流偏差。因此,可能利用比常規(guī)電弧檢測(cè)技術(shù)更少的計(jì)算資源來(lái)實(shí)施本文公開(kāi)的電弧檢測(cè)技術(shù),由此促進(jìn)了簡(jiǎn)單性、低成本和可靠性。
[0064]圖4不出了具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板400。光伏面板400包括N個(gè)光伏組件402,其中N是大于一的整數(shù)。每個(gè)光伏組件402包括電氣耦合至輸出端口 406的光伏器件404。每個(gè)光伏器件404包括串聯(lián)和/或并聯(lián)電氣耦合的一個(gè)或多個(gè)光伏電池(未示出)。光伏組件402串聯(lián)電氣耦合于光伏面板400的正電源軌408和負(fù)電源軌410之間。光伏面板400還包括面板輸出端口 412,其具有分別電氣耦合至正電源軌408和負(fù)電源軌410的正輸出端子414和負(fù)輸出端子416。
[0065]每個(gè)光伏組件402還包括組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)418和組件電流感測(cè)子系統(tǒng)420。每個(gè)組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)418產(chǎn)生表示其相應(yīng)光伏組件402的輸出端口 406兩端的電壓Va的信號(hào)Vas,每個(gè)組件電流感測(cè)子系統(tǒng)420產(chǎn)生表示流經(jīng)其相應(yīng)光伏組件402的電流Ia,或者換言之,表不光伏組件和電氣稱(chēng)合至輸出端口 406的外部電路之間流動(dòng)的電流的信號(hào)Ias。例如,組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)418(1)產(chǎn)生表示光伏組件402(1)兩端的電壓Va(I)的信號(hào)Vas(I),組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)418 (2)產(chǎn)生表示光伏組件402 (2)兩端的電壓Va(2)的信號(hào)Vas (2)。類(lèi)似地,組件電流感測(cè)子系統(tǒng)420(1)產(chǎn)生表示流經(jīng)光伏組件402 (I)的電流Ia(I)的信號(hào)Ias(I),組件電流感測(cè)子系統(tǒng)420 (2)產(chǎn)生表示流經(jīng)光伏組件402 (2)的電流Ia(2)的信號(hào)Ias⑵。
[0066]光伏面板400還包括面板管理器422,其包括面板電壓感測(cè)子系統(tǒng)424、面板電流感測(cè)子系統(tǒng)426和面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428。面板電壓感測(cè)子系統(tǒng)424產(chǎn)生表示跨電源軌408,410的面板電壓Vp的信號(hào)Vps。在這一實(shí)施例中,面板電壓Vp與跨面板輸出端口 412的面板輸出電壓vp。相同,因此信號(hào)Vps表不面板輸出電壓Vp。和面板電壓Vp。面板電流感測(cè)子系統(tǒng)426產(chǎn)生表不在光伏組件402和其他電路之間流動(dòng)的面板電流Ip的信號(hào)Ips。在這一實(shí)施例中,面板電流Ip與流經(jīng)面板輸出端口 412的面板輸出電流Ip。相同,因此信號(hào)Ips表示面板輸出電流Itjp和面板電流Ip。面板管理器422任選地還包括適用于向外部裝置傳送信息,例如信號(hào)Vps和/或Ips的遙測(cè)子系統(tǒng)430,在多個(gè)光伏面板400實(shí)例串聯(lián)電氣耦合以形成光伏面板串的應(yīng)用中,外部裝置例如是串管理器。
[0067]預(yù)計(jì)信號(hào)Vas、Ias、Vps和Ips通常將是數(shù)字信號(hào),以便于信號(hào)傳輸和處理。不過(guò),Vas、Ias>vps和Ips中的一個(gè)或多個(gè)可以替代地是模擬信號(hào)而不脫離本文范圍。信號(hào)Vas和Ias經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)432通信耦合到面板管理器422,通信網(wǎng)絡(luò)例如是串行通信網(wǎng)絡(luò)、并行總線通信網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)或電力線通信網(wǎng)絡(luò)。
[0068]面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428處理信號(hào)Vas、Ias, Vps和Ips以從面板之內(nèi)的電壓或電流偏差檢測(cè)光伏面板400中的串聯(lián)或并聯(lián)電弧。在正常狀態(tài)下,在給定時(shí)間,跨所有光伏組件402的電壓Va之和將基本等于面板電壓Vp。不過(guò),由于跨串聯(lián)電弧的電壓降,光伏面板400之內(nèi)的串聯(lián)電弧將導(dǎo)致面板電壓Vp低于所有光伏組件電壓Va之和。
[0069]例如,考慮圖5,圖5示出了跨過(guò)光伏組件402 (I)和402 (2)之間產(chǎn)生的開(kāi)路504發(fā)生串聯(lián)電弧502的光伏面板400的范例。假設(shè)每個(gè)光伏組件402正在產(chǎn)生30伏的電壓Va,且跨過(guò)串聯(lián)電弧502下降了 40伏。在這種情況下,跨光伏組件402的所有電壓Va之和Vsum如下:
[0070]Vsum = 30N(方程 I)
[0071]不過(guò),跨串聯(lián)電弧502的電壓將從面板電壓Vp減去,從而面板電壓如下:
[0072]Vp = 30N-40 (方程 2)
[0073]于是,由于串聯(lián)電弧502的原因,Vp比Vsum小40伏。
[0074]因此,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428從給定時(shí)間面板電壓Vp與所有組件電壓Va之和之間的偏差檢測(cè)光伏面板400之內(nèi)的串聯(lián)電弧。具體而言,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428在方程3成立時(shí)檢測(cè)到光伏面板400之內(nèi)的串聯(lián)電弧:
[0075][Zn=I Vas (η) — Vps] > Vth(方程 3)
[0076]Vth是選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)靈敏度和對(duì)誤電弧檢測(cè)的抗擾性之間期望折衷的正閾值。如果從方程3省去Vth,串聯(lián)電氣耦合光伏組件402的導(dǎo)體兩端的寄生電壓降或較小的電壓測(cè)量誤差會(huì)導(dǎo)致電弧的誤檢測(cè)。
[0077]在正常狀態(tài)下,在給定時(shí)間,流經(jīng)光伏面板400的串聯(lián)部分的電流值將是相同的。不過(guò),光伏面板400之內(nèi)的并聯(lián)電弧將導(dǎo)致流經(jīng)光伏面板不同串聯(lián)連接部分之間的電流有偏差。例如,考慮圖6,圖6示出了在節(jié)點(diǎn)604和負(fù)電源軌410之間發(fā)生并聯(lián)電弧602的光伏面板400的范例。由于并聯(lián)電弧602的原因,流經(jīng)光伏組件402 (N)的電流Ia(N)的大小將與面板電流Ip不同。
[0078]面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428從給定時(shí)間流經(jīng)光伏面板不同串聯(lián)連接部分中的電流之間的偏差,例如兩個(gè)不同光伏組件402的組件電流Ia之間的偏差或所選的光伏組件402的面板電流Ip和組件電流Ia之間的偏差,檢測(cè)光伏面板400之內(nèi)的并聯(lián)電弧。例如,在一些實(shí)施例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428在方程4成立時(shí)檢測(cè)到面板400之內(nèi)的并聯(lián)電弧,其中X是從I到N的整數(shù):
[0079]Ips-1as(X) I > Ith (方程 4)
[0080]在其他實(shí)施例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428在方程5成立時(shí)檢測(cè)到面板400之內(nèi)的并聯(lián)電弧,其中X和y均為從I到N的整數(shù),X不等于y:
[0081]Ias(x)-1as (y) I > Ith (方程 5)
[0082]在方程4和5中,Ith都是選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)靈敏度和對(duì)誤電弧檢測(cè)的抗擾性之間期望折衷的正閾值。如果從方程省去Ith,較小的電流測(cè)量誤差會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)電弧的誤檢測(cè)。任選地,在評(píng)估方程5的實(shí)施例中省去面板電流感測(cè)子系統(tǒng)426,因?yàn)槊姘咫娏餍盘?hào)IpsF是方程5的參數(shù)。
[0083]在一些實(shí)施例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428能夠在給定時(shí)間僅評(píng)估方程4或5的一個(gè)。在這些實(shí)施例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428改變X或X和y的值(如果適當(dāng)?shù)脑?,從而為并聯(lián)電弧檢測(cè)選擇光伏面板400的不同部分。例如,在實(shí)施方程4的一些實(shí)施例中,從I到N通過(guò)所有整數(shù)步進(jìn)地重復(fù)X,利用X等于I評(píng)估方程4,然后利用X等于2,等等。作為另一范例,在實(shí)施方程5的一些實(shí)施例中,從I到N通過(guò)所有整數(shù)重復(fù)步進(jìn)X和y的每個(gè),但使得X不等于I。例如,在實(shí)施方程5的具體實(shí)施例中,利用X等于I且y等于2評(píng)估方程,然后利用X等于2, y等于3,等等。
[0084]在一些其他實(shí)施例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428能夠在給定時(shí)間評(píng)估方程4或方程5的幾個(gè)實(shí)例,由此可能加快并聯(lián)電弧的檢測(cè)。在給定時(shí)間評(píng)估多個(gè)方程4實(shí)例的實(shí)施例中,每個(gè)實(shí)例具有不同的X值。在給定時(shí)間評(píng)估多個(gè)方程5實(shí)例的實(shí)施例中,每個(gè)實(shí)例具有不同的X和y值的組合。
[0085]為了準(zhǔn)確檢測(cè)電弧,必須要在同一時(shí)間感測(cè)方程3-5的每個(gè)的參數(shù)。例如,方程3的信號(hào)Vas和Vps必須要代表同一時(shí)間感測(cè)的電壓,以準(zhǔn)確檢測(cè)串聯(lián)電弧。因此,面板管理器422任選地還包括同步子系統(tǒng)434,能夠?qū)π盘?hào)Vas、Ias、Vps和Ips的產(chǎn)生進(jìn)行同步。在一些實(shí)施例中,同步子系統(tǒng)434獨(dú)立工作,而在其他實(shí)施例中,同步子系統(tǒng)434至少部分被外部信號(hào)控制,外部信號(hào)例如是由結(jié)合了光伏面板400的系統(tǒng)產(chǎn)生的外部時(shí)鐘信號(hào)。
[0086]在一些備選實(shí)施例中,面板電壓感測(cè)子系統(tǒng)424、面板電流感測(cè)子系統(tǒng)426、面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428、遙測(cè)子系統(tǒng)430和/或同步子系統(tǒng)434的部分或全部與面板管理器422獨(dú)立。此外,在某些其他替代實(shí)施例中,省去了面板管理器422,面板電壓感測(cè)子系統(tǒng)424、面板電流感測(cè)子系統(tǒng)426、面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428、遙測(cè)子系統(tǒng)430和同步子系統(tǒng)434是獨(dú)立的子系統(tǒng)或光伏面板400其他子系統(tǒng)的一部分。
[0087]圖7示出了面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700,這是面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428 (圖4)的一種可能實(shí)施方式。面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700包括求和模塊702、減法模塊704和比較模塊706,它們通過(guò)評(píng)估方程3 —起來(lái)檢測(cè)光伏面板400之內(nèi)的串聯(lián)電弧。具體而言,求和模塊702產(chǎn)生表不所有組件電壓信號(hào)Vas之和的總電壓信號(hào)Vts。于是,總電壓信號(hào)Vts代表光伏組件402兩端所有電壓Va之和。減法模塊704產(chǎn)生表示總電壓信號(hào)Vts和面板電壓信號(hào)Vps之間差異的電壓差信號(hào)Vds。于是,電壓差信號(hào)Vds表示面板電壓Vp和光伏組件402兩端所有電壓Va之和之間的偏差。如上所述,面板電壓Vp在給定時(shí)間應(yīng)當(dāng)基本等于所有組件電壓Va之和。于是,電壓差信號(hào)VdS應(yīng)當(dāng)一般非常小。不過(guò),對(duì)于串聯(lián)電弧的情況,面板電壓Vp將小于所有組件電壓之和,電壓差信號(hào)Vds將具有很大的值。
[0088]比較模塊706確定電壓差信號(hào)Vds是否超過(guò)閾值Vth,如果是,比較模塊706斷定代表串聯(lián)電弧的信號(hào)ARC1。否則,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700繼續(xù)監(jiān)測(cè)光伏面板400,查看是否有串聯(lián)電弧。
[0089]面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700還包括開(kāi)關(guān)模塊708、減法模塊710和比較模塊712,它們通過(guò)評(píng)估方程4 一起檢測(cè)并聯(lián)電弧。開(kāi)關(guān)模塊708選擇N個(gè)組件電流信號(hào)Ias之一以通信耦合到減法模塊710,由此選擇一個(gè)光伏組件402進(jìn)行監(jiān)測(cè)。于是,開(kāi)關(guān)模塊708有效地選擇了方程4中的X值。開(kāi)關(guān)模塊708時(shí)常改變哪個(gè)組件電流信號(hào)Ias耦合到減法模塊710,由此有效地改變方程4中的X值。例如,在一些實(shí)施例中,開(kāi)關(guān)模塊708相繼將組件電流信號(hào)Ias(I)、Ias(2)、Ias(3)等耦合到減法模塊710,然后重復(fù)該序列,使得X有效地從I到2、到3等等步進(jìn)。
[0090]減法模塊710產(chǎn)生表示由開(kāi)關(guān)模塊708選擇的組件電流信號(hào)Ias和面板電流信號(hào)Ips之間的差異的電流差信號(hào)Ids。如上所述,在正常情況下通過(guò)光伏面板400所有串聯(lián)連接部分的電流將是相同的,因此在正常情況下電流差信號(hào)Ids的大小實(shí)質(zhì)上為零。不過(guò),影響流經(jīng)所選的光伏組件402的電流的并聯(lián)電弧將導(dǎo)致所選的的組件電流信號(hào)Ias不同于面板電流信號(hào)Ips,由此令電流差信號(hào)Ids具有很大的量值。
[0091]比較模塊712確定電流差信號(hào)Ids是否超過(guò)閾值Ith,如果是,比較模塊712斷定表示并聯(lián)電弧的信號(hào)ARC2。否則,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700繼續(xù)監(jiān)測(cè)光伏面板400,查看是否有并聯(lián)電弧。
[0092]面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700的一些替代實(shí)施例包括開(kāi)關(guān)模塊708、減法模塊710和比較模塊712的額外實(shí)例,使得電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700能夠評(píng)估給定時(shí)間方程4的其他實(shí)例,由此可能加快并聯(lián)電弧的檢測(cè)。此外,特定的替代實(shí)施例包括N個(gè)減法模塊710和N個(gè)比較模塊712,由此允許同時(shí)評(píng)估方程4的N個(gè)實(shí)例并消除對(duì)開(kāi)關(guān)模塊708的需求。
[0093]面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700的模塊702-712可以由電子線路實(shí)現(xiàn),例如在信號(hào)Vas、Ias>vps和Ips是數(shù)字信號(hào)時(shí)的數(shù)字電子線路,或例如在信號(hào)Vas、Ias、VpS和Ips是模擬信號(hào)時(shí)的模擬電子線路。此外,在一些實(shí)施例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700還包括處理器714和存儲(chǔ)器716,其中處理器714通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)器716中存儲(chǔ)的軟件或固件形式的指令718,實(shí)施至少一些模塊702-712。在一些實(shí)施例中,信號(hào)ARCl和ARC2被組合成表示串聯(lián)或并聯(lián)電弧的單個(gè)信號(hào)。
[0094]圖8示出了面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)800,這是面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428 (圖4)的另一種可能實(shí)施方式。面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)800類(lèi)似于圖7的面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700,但面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)800適用于評(píng)估方程5,而非方程4,以檢測(cè)并聯(lián)電弧。面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)800包括額外的開(kāi)關(guān)模塊802,將組件電流信號(hào)Ias通信耦合到減法模塊710。開(kāi)關(guān)模塊708、802共同選擇兩個(gè)不同的組件電流信號(hào)Ias,由減法模塊710比較,由此選擇兩個(gè)不同的光伏組件402以在給定時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測(cè)。于是,開(kāi)關(guān)模塊708、802分別為方程5有效選擇X值和y值。開(kāi)關(guān)模塊708,802時(shí)常改變將哪些組件電流信號(hào)Ias耦合到減法模塊710,由此有效地改變方程5中X和y的值。例如,在一些實(shí)施例中,開(kāi)關(guān)模塊708將組件電流信號(hào)Ias(m)通信耦合到減法模塊710,開(kāi)關(guān)模塊802將組件電流信號(hào)Ias (m+1)通信耦合到減法模塊710,其中將m反復(fù)步進(jìn)通過(guò)從I到N-1的所有整數(shù)。
[0095]在一些備選實(shí)施例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428僅能夠檢測(cè)串聯(lián)電弧或并聯(lián)電弧,而不是串聯(lián)電弧和并聯(lián)電弧都檢測(cè)。例如,在面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700的一些沒(méi)有并聯(lián)電弧檢測(cè)能力的替代實(shí)施例中省略了模塊708-712。作為另一范例,在沒(méi)有串聯(lián)電弧檢測(cè)能力的面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700的一些替代實(shí)施例中省略了模塊702-706。
[0096]在一些實(shí)施例中,光伏面板400還包括面板隔離開(kāi)關(guān)436和/或面板短接開(kāi)關(guān)438。盡管開(kāi)關(guān)436,438被示為面板管理器422的一部分,但這些開(kāi)關(guān)中的一個(gè)或多個(gè)可以與面板管理器422獨(dú)立而不脫離其范圍。面板隔離開(kāi)關(guān)436與光伏組件402串聯(lián)電氣耦合,在正常工作狀態(tài)期間是閉合的。響應(yīng)于面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428在光伏面板400中檢測(cè)到電弧,面板隔離開(kāi)關(guān)436打開(kāi)以熄滅電弧。不過(guò),面板隔離開(kāi)關(guān)436打開(kāi)將僅熄滅光伏面板400中的串聯(lián)電弧。因此,在如圖7或圖8所示實(shí)現(xiàn)面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428的一些實(shí)施例中,面板隔離開(kāi)關(guān)436響應(yīng)于斷言表示串聯(lián)電弧的信號(hào)ARCl而打開(kāi)。面板隔離開(kāi)關(guān)436必須能夠經(jīng)受得起跨電源軌408,410的可能最大電壓。此外,面板隔離開(kāi)關(guān)436應(yīng)當(dāng)具有低的導(dǎo)通電阻,以防止正常工作狀態(tài)期間隔離開(kāi)關(guān)中功率消耗過(guò)大。
[0097]面板短接開(kāi)關(guān)438跨電源軌408、410電氣耦合,在正常工作狀態(tài)期間開(kāi)關(guān)是打開(kāi)的。響應(yīng)于面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428檢測(cè)到光伏面板400中的電弧,面板短接開(kāi)關(guān)438閉合以熄滅電弧。面板短接開(kāi)關(guān)438有利地能夠熄滅并聯(lián)和串聯(lián)電弧兩者。因此,在如圖7或圖8所示實(shí)現(xiàn)面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428的一些實(shí)施例中,面板短接開(kāi)關(guān)438響應(yīng)于斷言表示串聯(lián)電弧的信號(hào)ARCl或表示并聯(lián)電弧的信號(hào)ARC2而閉合。此外,使用面板短接開(kāi)關(guān)438熄滅電弧不會(huì)中斷流經(jīng)與光伏面板400串聯(lián)電氣耦合的其他器件的電流。于是,并入面板短接開(kāi)關(guān)438在光伏面板400是光伏器件串聯(lián)串一部分的應(yīng)用中可能特別有利,這樣使得串電流能夠繼續(xù)流經(jīng)光伏面板400,而熄滅面板之內(nèi)的電弧。面板短接開(kāi)關(guān)438必須能夠經(jīng)得起跨電源軌408,410的最大電壓,面板短接開(kāi)關(guān)438也必須能夠經(jīng)得起光伏組件402的短路電流。在光伏面板400要與其他電源,例如其他光伏面板串聯(lián)電氣耦合的實(shí)施例中,面板短接開(kāi)關(guān)438必須能夠經(jīng)得起預(yù)計(jì)會(huì)通過(guò)光伏面板400的最大旁路電流。
[0098]在面板管理器422包括遙測(cè)子系統(tǒng)430的一些實(shí)施例中,遙測(cè)子系統(tǒng)適用于響應(yīng)于檢測(cè)到電弧而向外部系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)。例如,在如圖7或圖8所示實(shí)現(xiàn)面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428的一些實(shí)施例中,遙測(cè)子系統(tǒng)430分別響應(yīng)于信號(hào)ARCl或ARC2的斷定,通知外部子系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了串聯(lián)或并聯(lián)電弧。
[0099]圖9示出了組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)900,這是圖4的組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)418的一種可能實(shí)施方式。組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)900包括放大器902和模擬數(shù)字變換器(ADC) 904。放大器902放大輸出端口 406兩端的電壓Va,放大器902的模擬輸出906被ADC904數(shù)字化以產(chǎn)生數(shù)字格式的組件電壓信號(hào)Vas。低通濾波器908任選地電氣耦合至放大器902的輸入,以幫助從組件電壓信號(hào)消除交流分量。盡管低通濾波器908被示為單極電阻電容性(RC)濾波器,但低通濾波器908可以采取其他形式而不脫離其范圍。
[0100]圖10示出了組件電流感測(cè)子系統(tǒng)1000,這是圖4的組件電流感測(cè)子系統(tǒng)420的一種可能實(shí)施方式。組件電流感測(cè)子系統(tǒng)1000包括電流感測(cè)電阻器1002、放大器1004和ADC1006。電流感測(cè)電阻器1002與光伏器件404串聯(lián)電氣耦合,使得組件電流Ia流經(jīng)電流感測(cè)電阻器1002。電流感測(cè)電阻器1002具有小的電阻值,例如幾個(gè)毫歐,以使電阻器中的功率消耗最小化。放大器1004放大電流感測(cè)電阻器1002兩端間的電壓,ADC1006對(duì)放大器1004的模擬輸出1008進(jìn)行數(shù)字化,以產(chǎn)生數(shù)字格式的組件電流信號(hào)las。低通濾波器1010任選地電氣耦合至放大器1004的輸入,以幫助從組件電流信號(hào)消除交流分量。盡管低通濾波器1010被示為單極RC濾波器,但低通濾波器1010可以采取其他形式而不脫離其范圍。
[0101]可以修改光伏面板400以具有面板級(jí)的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)能力、光伏組件級(jí)的MPPT能力和/或逆變能力。例如,圖11示出了光伏面板1100,其類(lèi)似于圖4的光伏面板400,但還包括電氣耦合于光伏組件402和面板輸出端口 412之間的面板級(jí)MPPT變換器1102。圖11中省略了光伏組件402和面板管理器422的細(xì)節(jié),以促進(jìn)例示的清晰性。MPPT變換器1102調(diào)節(jié)其由光伏組件402看到的輸入阻抗Zin,使得光伏組件402基本工作于其集體最大功率點(diǎn)。盡管面板管理器422被示為電氣耦合至MPPT變換器1102的輸入1104,但面板管理器422可以替代地電氣耦合至MPPT變換器1102的輸出1106。在一些實(shí)施例中,在MPPT變換器1102之內(nèi)實(shí)現(xiàn)面板管理器422 —些或全部。由于包括了 MPPT變換器1102,所以面板電壓Vp與面板輸出電壓Vp。不同,面板電流Ip與面板輸出電流Ip。不同。因此,一些實(shí)施例額外包括用于產(chǎn)生表不面板輸出電壓Vp。的信號(hào)的子系統(tǒng)(未不出)和/或用于產(chǎn)生表不面板輸出電流Ip。的信號(hào)的子系統(tǒng)(未不出)。例如,使用面板輸出電壓信號(hào)和面板輸出電流信號(hào)以在多個(gè)光伏面板1100實(shí)例串聯(lián)耦合以形成光伏串的應(yīng)用中進(jìn)行串級(jí)電弧檢測(cè),例如下文結(jié)合圖16所述。
[0102]作為另一范例,圖12示出了光伏面板1200,類(lèi)似于光伏面板400,但是還包括電氣耦合于光伏組件402和面板輸出端口 412之間的微型逆變器1202。圖12中省略了光伏組件402和面板管理器422的細(xì)節(jié),以促進(jìn)例示的清晰性。微型逆變器1202將光伏組件402產(chǎn)生的直流(DC)電轉(zhuǎn)變成交流電,例如用于為建筑電力負(fù)載和/或交流電網(wǎng)供電。微型逆變器1202任選地還具有MPPT能力,其中微型逆變器1202調(diào)節(jié)其由光伏組件402看到的輸入阻抗Zin,使得光伏組件402基本工作于其集體最大功率點(diǎn)。在一些實(shí)施例中,在微型逆變器1202之內(nèi)實(shí)現(xiàn)面板管理器422—些或全部。由于包括了逆變器1202,所以面板電壓Vp與面板輸出電壓vp。不同,面板電流Ip與面板輸出電流Ip。不同。
[0103]圖13示出了包括光伏組件級(jí)MPPT的光伏面板1300。光伏面板1300類(lèi)似于圖4的光伏面板400,但光伏面板1300包括光伏組件1302而非光伏組件402。圖13中省略了面板管理器422細(xì)節(jié)以促進(jìn)例示的清晰性。光伏組件1302是相似的光伏組件402,但還包括電氣耦合于光伏器件404和輸出端口 406之間的MPPT變換器1304。每個(gè)MPPT變換器1304調(diào)節(jié)其輸入阻抗,使其相應(yīng)的光伏器件404都基本工作于其最大功率點(diǎn)處。如圖所示,任選地在MPPT變換器1304之內(nèi)實(shí)現(xiàn)組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)418和/或組件電流感測(cè)子系統(tǒng)420。光伏面板1300任選地還包括面板級(jí)MPPT變換器或微型逆變器(未示出),例如類(lèi)似于圖11的MPPT變換器1102或圖12的微型逆變器1202。
[0104]面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428能夠檢測(cè)MPPT變換器1304輸出側(cè)1306上的電弧。不過(guò),MPPT變換器1304阻止了面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428檢測(cè)MPPT變換器1304輸入側(cè)1308上的電弧。因此,在一些實(shí)施例中,光伏器件404具有充分低的最大開(kāi)路額定電壓,例如低于80伏,從而在適用的安全標(biāo)準(zhǔn)下不需要電弧檢測(cè)。此外,在一些實(shí)施例中,光伏器件404具有低于在MPPT變換器1304輸入側(cè)1308上維持電弧所需的最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。例如,在某些實(shí)施例中,光伏器件404包括至少一個(gè),但不超過(guò)24個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏電池,使得光伏器件404的最大開(kāi)路電壓為18伏或更低。將開(kāi)路電壓限制到大約18伏的最大值實(shí)質(zhì)上消除了典型光伏面板應(yīng)用中MPPT變換器1304輸入側(cè)1308上電弧的可能性,因?yàn)闇y(cè)試表明,需要大約43伏來(lái)維持0.0625英寸電極間隙兩端的電弧。
[0105]圖14示出了光伏組件1400,這是圖13的光伏組件1302的一種可能實(shí)施方式。光伏組件1400包括光伏器件1402、輸出端口 1404和電氣耦合于光伏器件1402和輸出端口1404之間的MPPT變換器1406。每個(gè)光伏器件1402包括串聯(lián)和/或并聯(lián)電氣耦合的一個(gè)或多個(gè)光伏電池。
[0106]MPPT變換器1406包括跨過(guò)光伏器件1402串聯(lián)電氣耦合的控制開(kāi)關(guān)器件1408和續(xù)流開(kāi)關(guān)器件1410。開(kāi)關(guān)器件1408、1410在開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)Vx處電氣耦合在一起。每個(gè)開(kāi)關(guān)器件1408,1410例如包括一個(gè)或多個(gè)晶體管。在一些實(shí)施例中,續(xù)流開(kāi)關(guān)器件1410由二極管補(bǔ)充或替代。電感器1412電氣耦合于開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)Vx和輸出端口 1404之間,電容器1414電氣耦合于輸出端口 1404兩端。開(kāi)關(guān)器件1408,1410,電感器1412和電容器1414 一起形成降壓變換器,在開(kāi)關(guān)控制子系統(tǒng)1416和MPPT子系統(tǒng)1418的控制下工作。
[0107]MPPT變換器1406還包括電壓感測(cè)子系統(tǒng)1420和電流感測(cè)子系統(tǒng)1422。電壓感測(cè)子系統(tǒng)1420包括在輸出端口 1404兩端電氣耦合的電阻器1424和電容器1426,以形成低通R-C濾波器。電容器1426兩端間的電壓被放大器1428放大,放大器1428的模擬輸出1430被ADC1432進(jìn)行數(shù)字化。ADC1432從模擬輸出1430產(chǎn)生數(shù)字格式的組件電壓信號(hào)Vas0組件電壓信號(hào)被通信耦合到面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428和MPPT子系統(tǒng)1418。MPPT子系統(tǒng)1418使用組件電壓信號(hào)確定輸出功率,如下所述。于是,電壓感測(cè)子系統(tǒng)1420支持光伏組件MPPT和光伏面板電弧檢測(cè)兩者。在一些備選實(shí)施例中,電阻器1424和電容器1426形成的低通RC濾波器被替代低通濾波器替代。
[0108]電流感測(cè)子系統(tǒng)1422包括重構(gòu)器電路1434,其產(chǎn)生表示流經(jīng)MPPT變換器1406的電流IL的信號(hào)1436。在一些實(shí)施例中,重構(gòu)器電路1434采用授予Stratakos等人的美國(guó)專(zhuān)利6160441和6445244中一個(gè)或多個(gè)公開(kāi)的系統(tǒng)和方法,以基于流經(jīng)開(kāi)關(guān)器件1408、1410的電流產(chǎn)生電流信號(hào)1436,在此通過(guò)引用將每個(gè)專(zhuān)利并入本文。低通濾波器1438產(chǎn)生經(jīng)濾波的信號(hào)1440,其被ADC1442數(shù)字化以產(chǎn)生組件電流信號(hào)Ias。組件電流信號(hào)表示電流IL的直流值。組件電流信號(hào)被通信耦合到面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428和MPPT子系統(tǒng)1418。MPPT子系統(tǒng)1418使用組件電流信號(hào)確定輸出功率,如下所述。于是,電流感測(cè)子系統(tǒng)1422支持MPPT和光伏面板電弧檢測(cè)兩者。
[0109]開(kāi)關(guān)控制子系統(tǒng)1416在MPPT子系統(tǒng)1418的控制下控制開(kāi)關(guān)器件1408,1410的開(kāi)關(guān),以基本使光伏器件1402產(chǎn)生的功率最大化。具體而言,MPPT子系統(tǒng)1418從組件電壓和組件電流信號(hào)之積確定光伏組件的輸出功率,MPPT子系統(tǒng)1418令開(kāi)關(guān)控制子系統(tǒng)1416調(diào)節(jié)控制開(kāi)關(guān)器件1408的占空比以控制MPPT變換器1406的輸入阻抗,使輸出端口 1404的功率輸出最大化。
[0110]在一些備選實(shí)施例中,修改電壓感測(cè)子系統(tǒng)1420以感測(cè)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)Vx處的電壓而不是輸出端口 1404兩端的電壓。盡管開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)Vx處的電壓具有大的交流分量,但電阻器1424和電容器1426形成的低通濾波器基本消除了交流分量,使得實(shí)質(zhì)上僅保留了直流分量。開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)Vx處電壓的直流分量實(shí)質(zhì)上與輸出端口 1404兩端間的電壓相同,因此組件電壓信號(hào)代表輸出端口 1404兩端間的電壓。
[0111]圖15示出了光伏組件1500,這是圖13的光伏組件1302的另一種可能實(shí)施方式。光伏組件1500類(lèi)似于圖14的光伏組件1400,但省略了電感器1412和電容器1414。MPPT變換器1506依賴(lài)于光伏組件1500外部的電感和電容而非電感器1412和電容器1414。例如,在一些應(yīng)用中,多個(gè)光伏組件1500的實(shí)例共享公共輸出電感和輸出電容。公共輸出電感包括例如包括輸出端口 1404的電路的互連電感。盡管輸出端口 1404兩端間的電壓將在光伏組件1500中具有大的交流分量,但電阻器1424和電容器1426在放大器1428放大之前基本消除了交流分量,使得組件電壓信號(hào)代表輸出端口 1404電壓的直流分量。
[0112]上文公開(kāi)的電弧檢測(cè)技術(shù)也可應(yīng)用于光伏器件串。例如,圖16示出了具有電弧檢測(cè)能力的光伏串1600。光伏串1600包括M個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正串電源軌1603和負(fù)串電源軌1605之間的光伏面板400 (圖4),其中M是大于I的整數(shù)。光伏串1600還包括面板輸出端口 1607,面板輸出端口具有分別電氣耦合至正串電源軌1603和負(fù)串電源軌1605的正輸出端子1609和負(fù)輸出端子1611。圖16中未示出光伏面板400的細(xì)節(jié),以促進(jìn)例示的清晰。光伏串1600還包括串管理器1602,其類(lèi)似于面板管理器422。具體而言,串管理器1602包括串電壓感測(cè)子系統(tǒng)1604、串電流感測(cè)子系統(tǒng)1606、串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608、人選的遙測(cè)子系統(tǒng)1610和人選的同步子系統(tǒng)1612。串電壓感測(cè)子系統(tǒng)1604產(chǎn)生表示串電源軌1603、1605間串電壓的串電壓信號(hào)乂&。串電流感測(cè)子系統(tǒng)1606產(chǎn)生表示流經(jīng)光伏面板400和其他電路之間的電流Ist的串電流信號(hào)Ists。在這一實(shí)施例中,串電壓Vst與串輸出端口 1607兩端的串輸出電壓Vsto相同,信號(hào)Vsts因此表示串輸出電壓Vst。和串電壓Vst。串電流1st與流經(jīng)輸出端口 1607的串輸出電流Isto相同,信號(hào)Ists因此表示串輸出電流Isto以及串電流Ist。任選的同步子系統(tǒng)1612同步信號(hào)Vsts和Ists的產(chǎn)生,在一些實(shí)施例中,同步子系統(tǒng)1612與光伏面板400 (圖4)的同步子系統(tǒng)434合作,同步信號(hào)Vsts和Ists的產(chǎn)生與信號(hào)Vps和Ips的產(chǎn)生。
[0113]通信網(wǎng)絡(luò)1613將來(lái)自光伏面板400的信號(hào)Vps和Ips通信耦合到串管理器1602。在一些實(shí)施例中,通信網(wǎng)絡(luò)1613包括將來(lái)自光伏面板400的每個(gè)信號(hào)Vps和Ips通信耦合到串管理器1602的專(zhuān)用電或光導(dǎo)體。在一些其他實(shí)施例中,例如在串管理器1602遠(yuǎn)離光伏面板400時(shí),通信網(wǎng)絡(luò)1613包括促進(jìn)在很大距離上傳輸多個(gè)信號(hào)的系統(tǒng),例如基于RS485標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)??赡艿臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一些范例包括,但不限于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)。
[0114]串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608以類(lèi)似于面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428如何檢測(cè)光伏面板400之內(nèi)電弧的方式檢測(cè)串1600之內(nèi)的電弧。具體而言,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608從串電壓Vst和所有面板輸出電壓\。之和之間的偏差檢測(cè)光伏串1600之內(nèi)的串聯(lián)電弧。例如,在一些實(shí)施例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608在方程6成立時(shí)檢測(cè)到串1600之內(nèi)的串聯(lián)電弧,其中Vthst是選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)靈敏度和對(duì)誤電弧檢測(cè)抗擾性之間期望折衷的正閾值:
[0115][Ση=1 vPS O) - Vsts ] > Vthst (EQN.6)
[0116]串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608從給定時(shí)間串不同部分之間流動(dòng)的電流偏差,例如流經(jīng)兩個(gè)不同光伏面板400的電流間的偏差或流經(jīng)所選的光伏面板400和流經(jīng)光伏面板和其他電路之間的電流之間的偏差,檢測(cè)光伏串1600之內(nèi)的并聯(lián)電弧。例如,在一些實(shí)施例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608在方程7成立時(shí)檢測(cè)到光伏串1600之內(nèi)的并聯(lián)電弧,其中X是從I到M的整數(shù):
[0117]I Ists-1ps (X) I > Ithst (方程 7)
[0118]在其他實(shí)施例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608在方程8成立時(shí)檢測(cè)到串1600之內(nèi)的并聯(lián)電弧,其中X和y均為從I到M的整數(shù),X不等于y:
[0119]I Ips (X)-1ps (y) I > Ithst(方程 8)
[0120]在方程7和8中,Ithst都是選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)靈敏度和對(duì)誤電弧檢測(cè)抗擾性之間期望折衷的正閾值。在評(píng)估方程8的實(shí)施例中任選地省略了串電流感測(cè)子系統(tǒng)1606,因?yàn)槊姘咫娏餍盘?hào)Ists不是方程8的參數(shù)。
[0121]在一些實(shí)施例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608能夠在給定時(shí)間僅評(píng)估方程7或8的一個(gè)實(shí)例。在這些實(shí)施例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608改變X的值或X和y的值(如果適用的話),從而為并聯(lián)電弧檢測(cè)選擇串1600的不同部分。在一些其它實(shí)施例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608能夠在給定時(shí)間評(píng)估方程7或8的幾個(gè)實(shí)例,由此可能加快檢測(cè)并聯(lián)電弧。在給定時(shí)間評(píng)估多個(gè)方程7實(shí)例的實(shí)施例中,每個(gè)實(shí)例具有不同的X值。在給定時(shí)間評(píng)估多個(gè)方程8實(shí)例的實(shí)施例中,每個(gè)實(shí)例具有不同的X和I值的組合。
[0122]在一些備選實(shí)施例中,串電壓感測(cè)子系統(tǒng)1604、串電流感測(cè)子系統(tǒng)1606、串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608、遙測(cè)子系統(tǒng)1610和/或同步子系統(tǒng)1612的部分或全部與串管理器1602獨(dú)立。此外,在某些其他替代實(shí)施例中,省去了串管理器1602,串電壓感測(cè)子系統(tǒng)1604、串電流感測(cè)子系統(tǒng)1606、串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608、遙測(cè)子系統(tǒng)1610和同步子系統(tǒng)1612是獨(dú)立的子系統(tǒng)或串1600其他子系統(tǒng)的一部分。
[0123]圖17示出了串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700,這是串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608(圖16)的一種可能實(shí)施方式。串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700類(lèi)似于圖7的串面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)700,包括求和模塊1702、減法模塊1704和比較模塊1706,它們通過(guò)評(píng)估方程6來(lái)檢測(cè)光伏串1600之內(nèi)的串聯(lián)電弧。具體而言,求和模塊1702產(chǎn)生表示所有面板電壓信號(hào)Vps之和的總電壓信號(hào)Vtts。減法模塊1704產(chǎn)生表不總電壓信號(hào)Vtts和串電壓信號(hào)Vsts之間差異的電壓差信號(hào)¥_。于是,電壓差信號(hào)Vdds表示串電壓Vst和所有面板電壓Vp之和之間的偏差。串電壓Vst應(yīng)當(dāng)基本等于給定時(shí)間所有面板電壓Vp之和。于是,電壓差信號(hào)Vdds將非常小,除非光伏串1600中有串聯(lián)電弧。
[0124]比較模塊1706確定電壓差信號(hào)Vdds是否超過(guò)閾值Vths,如果是,比較模塊1706斷定表示光伏串1600中串聯(lián)電弧的信號(hào)ARC3。否則,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700繼續(xù)監(jiān)測(cè)光伏串1600,查看是否有串聯(lián)電弧。
[0125]串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700還包括開(kāi)關(guān)模塊1708、減法模塊1710和比較模塊1712,它們通過(guò)評(píng)估方程7 —起來(lái)檢測(cè)光伏串1600中的并聯(lián)電弧。開(kāi)關(guān)模塊1708選擇M個(gè)面板電流信號(hào)Ips之一以通信耦合到減法模塊1710,由此選擇一個(gè)光伏面板400進(jìn)行監(jiān)測(cè)。于是,開(kāi)關(guān)模塊1708有效選擇了方程7中的X值。開(kāi)關(guān)模塊1708時(shí)常改變將哪個(gè)面板電流信號(hào)Ips耦合到減法模塊1710,由此有效地改變方程7中的X值。
[0126]減法模塊1710產(chǎn)生表示由開(kāi)關(guān)模塊1708選擇的面板電流信號(hào)Ips和串電流信號(hào)Ists之間差異的電流差信號(hào)Idds。流經(jīng)光伏串1600所有部分的電流在正常工作狀態(tài)下將是相同的,因此電流差信號(hào)Idds的大小在正常工作狀態(tài)下將基本為零。不過(guò),影響流經(jīng)所選的光伏面板400的電流的并聯(lián)電弧將導(dǎo)致所選的的面板電流信號(hào)Ips不同于串電流信號(hào)Ists,由此令電流差信號(hào)Idds具有很大的量值。
[0127]比較模塊1712確定電流差信號(hào)Idds是否超過(guò)閾值Iths,如果是,比較模塊1712斷定表示光伏串1600中并聯(lián)電弧的信號(hào)ARC4。否則,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700繼續(xù)監(jiān)測(cè)光伏串1600,查看是否有并聯(lián)電弧。
[0128]串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700的一些替代實(shí)施例包括開(kāi)關(guān)模塊1708、減法模塊1710和比較模塊1712的額外實(shí)例,使得串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700能夠在給定時(shí)間評(píng)估方程7的額外實(shí)例,由此可能加快并聯(lián)電弧的檢測(cè)。此外,特定的替代實(shí)施例包括M個(gè)減法模塊1710和M個(gè)比較模塊1712,由此允許同時(shí)評(píng)估方程7的M個(gè)實(shí)例并消除對(duì)切換模塊1708的需求。
[0129]串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700的模塊1702-1712可以由電子線路實(shí)現(xiàn),例如在信號(hào)Vps、Ips> Vsts和Ists是數(shù)字信號(hào)時(shí)的數(shù)字電子線路,或者在信號(hào)Vps、Ips、Vsts和Ists是模擬信號(hào)時(shí)的模擬電子線路。此外,在一些實(shí)施例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700還包括處理器1714和存儲(chǔ)器1716,其中處理器1714通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)器1716中存儲(chǔ)的軟件或固件形式的指令1718來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊1702-1712中的至少一些。在一些實(shí)施例中,信號(hào)ARC3和ARC4被組合成表示光伏串1600中串聯(lián)或并聯(lián)電弧的單個(gè)信號(hào)。
[0130]圖18示出了串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1800,這是串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608(圖16)的另一種可能實(shí)施方式。串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1800類(lèi)似于圖17的串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700,但串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1800適用于評(píng)估方程8而非方程7,以檢測(cè)光伏串1600中的并聯(lián)電弧。串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1800包括額外的開(kāi)關(guān)模塊哪個(gè),其將面板電流信號(hào)Ips通信耦合到減法模塊1710。開(kāi)關(guān)模塊1708、1802 —起選擇兩個(gè)不同的面板電流信號(hào)Ips,供減法模塊1710比較,由此選擇兩個(gè)不同的光伏面板400以在給定時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測(cè)。于是,開(kāi)關(guān)模塊1708,1802分別為方程8有效選擇了 X值和y值。開(kāi)關(guān)模塊1708,1802時(shí)常改變將哪個(gè)面板電流信號(hào)Ips耦合到減法模塊1710,由此有效改變方程8中的X和y值。
[0131]在一些備選實(shí)施例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608能夠僅檢測(cè)串聯(lián)電弧或并聯(lián)電弧,而不是串聯(lián)和并聯(lián)電弧兩者。例如,在沒(méi)有并聯(lián)電弧檢測(cè)能力的電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700(圖17)的一些替代實(shí)施例中,省去了模塊1708-1712。作為另一范例,在沒(méi)有串聯(lián)電弧檢測(cè)能力的電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1700的一些替代實(shí)施例中,省去了模塊1702-1706。
[0132]在一些實(shí)施例中,光伏串1600還包括串隔離開(kāi)關(guān)1614和/或串短接開(kāi)關(guān)1616。盡管開(kāi)關(guān)1614、1616被示為串管理器1602的一部分,但這些開(kāi)關(guān)中的一個(gè)或多個(gè)可以與串管理器1602獨(dú)立而不脫離其范圍。串隔離開(kāi)關(guān)1614與光伏面板400串聯(lián)電氣耦合并在正常工作狀態(tài)期間閉合。響應(yīng)于串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608檢測(cè)到光伏串1600中的電弧,串隔離開(kāi)關(guān)1614打開(kāi),以熄滅電弧。不過(guò),打開(kāi)串隔離開(kāi)關(guān)1614將僅熄滅光伏串1600中的串聯(lián)電弧。因此,在如圖17或圖18所示實(shí)現(xiàn)串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608的一些實(shí)施例中,串隔離開(kāi)關(guān)1614響應(yīng)于斷言表示光伏串1600中串聯(lián)電弧的信號(hào)ARC3而打開(kāi)。串隔離開(kāi)關(guān)1614必須能夠經(jīng)得起跨光伏串1600的最大可能電壓。此外,串隔離開(kāi)關(guān)1614應(yīng)當(dāng)具有低的導(dǎo)通電阻,以防止在正常工作狀態(tài)期間隔離開(kāi)關(guān)中功率消耗過(guò)大。
[0133]串短接開(kāi)關(guān)1616電氣耦合于電源軌1603、1605之間并在正常工作狀態(tài)期間打開(kāi)。響應(yīng)于串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608檢測(cè)到光伏串1600中的電弧,串短接開(kāi)關(guān)1616閉合,以熄滅電弧。串短接開(kāi)關(guān)1616有利地能夠媳滅光伏串1600中的并聯(lián)和串聯(lián)電弧兩者。因此,在如圖17或圖18所示實(shí)現(xiàn)串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608的一些實(shí)施例中,串短接開(kāi)關(guān)1616響應(yīng)于斷言表示光伏串1600中串聯(lián)電弧的信號(hào)ARC3或表示光伏串1600中并聯(lián)電弧的信號(hào)ARC4而打開(kāi)。串短接開(kāi)關(guān)1616必須能夠經(jīng)得起跨光伏串1600的最大電壓,串短接開(kāi)關(guān)1616必須還能夠經(jīng)得起光伏面板400的最高短路電流。
[0134]在串管理器1602包括遙測(cè)子系統(tǒng)1610的一些實(shí)施例中,遙測(cè)子系統(tǒng)適用于響應(yīng)于串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608檢測(cè)到電弧而通知外部系統(tǒng)。例如,在如圖17或圖18實(shí)現(xiàn)串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608的一些實(shí)施例中,遙測(cè)子系統(tǒng)1610分別響應(yīng)于斷言信號(hào)ARC3和ARC4而通知外部子系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了串聯(lián)或并聯(lián)電弧。
[0135]在一些備選實(shí)施例中,利用不同類(lèi)型的光伏面板替代光伏串1600的一個(gè)或多個(gè)光伏面板400,它們可以具有或沒(méi)有面板級(jí)電弧檢測(cè)能力。在任何情況下,光伏串1600的每個(gè)光伏面板都必須能夠產(chǎn)生表示面板輸出端口兩端電壓的相應(yīng)信號(hào),供串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608檢測(cè)光伏串1600中的串聯(lián)電弧。此外,光伏串1600的每個(gè)光伏面板都必須能夠產(chǎn)生表示流經(jīng)面板輸出端口的電流的相應(yīng)信號(hào),使串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608能夠充分監(jiān)測(cè)光伏串1600以發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電弧。
[0136]可以修改串1600以包括串級(jí)MPPT變換器(未示出),例如類(lèi)似于MPPT變換器1102(圖11),將多個(gè)光伏面板400電氣耦合到串輸出端口 1607而不脫離其范圍。在這種情況下,由于包括MPPT變換器,串電壓Vst未必與串輸出電壓Vst。相同,串電流Ist未必與串輸出電流Ist。相同。此外,可以修改串1600以包括串級(jí)MPPT逆變器(未示出),例如類(lèi)似于逆變器1202(圖12),將多個(gè)光伏面板400電氣耦合到串輸出端口 1607而不脫離其范圍。在這種情況下,由于包括逆變器,串電壓Vst會(huì)與串輸出電壓Vst。不同,串電流Ist會(huì)與串輸出電流Isto不同。
[0137]上文公開(kāi)的并聯(lián)電弧檢測(cè)技術(shù)也可以應(yīng)用于包括多個(gè)并聯(lián)電氣耦合的串的光伏系統(tǒng)。例如,圖19示出了具有系統(tǒng)級(jí)并聯(lián)電弧檢測(cè)能力且包括N個(gè)并聯(lián)電氣耦合的串1600(圖16)的光伏系統(tǒng)1900,其中N是大于I的整數(shù)。光伏系統(tǒng)1900還包括組合的電流感測(cè)子系統(tǒng)1902、系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904和任選的同步子系統(tǒng)1905。組合的電流感測(cè)子系統(tǒng)1902產(chǎn)生表示所有并聯(lián)耦合串1600和其他電路(未示出)之間流動(dòng)的組合電流I。的組合電流信號(hào)1。3。同步子系統(tǒng)1905使組合電流信號(hào)1。3和串電流信號(hào)Ists的產(chǎn)生同止/J/ O
[0138]在正常工作狀態(tài)下,所有串輸出電流Ist。之和應(yīng)當(dāng)與組合電流I。相同。對(duì)于系統(tǒng)1900中的并聯(lián)電弧而言,組合電流I。將與所有串輸出電流Ist。之和不同。因此,系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904從所有串輸出電流Isto之和與組合電流I。之間的偏差檢測(cè)光伏系統(tǒng)1900之內(nèi)的并聯(lián)電弧。例如,在一些實(shí)施例中,系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904在方程9成立時(shí)檢測(cè)到并聯(lián)電弧,其中Ithy是選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)靈敏度和對(duì)誤電弧檢測(cè)抗擾性之間期望折衷的正閾值:
[0139]I Ics — Ση=11StS 001 > hhy (方程 9)
[0140]圖20示出了系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2000,這是系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904(圖19)的一種可能實(shí)施方式。系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2000包括求和模塊2002、減法模塊2004和比較模塊2006,它們一起通過(guò)評(píng)估方程9來(lái)檢測(cè)光伏系統(tǒng)1900之內(nèi)的并聯(lián)電弧。具體而言,求和模塊2002產(chǎn)生表示所有串電流信號(hào)Ists之和的總電流信號(hào)Itys。減法模塊2004廣生表不總電流/[目號(hào)Itys和組合電流/[目號(hào)Ies之間差異的電流差/[目號(hào)Idys。于是,電流差/[目號(hào)Idys表不組合電流Ies和所有串電流Ist之和之間的偏差。電流差/[目號(hào)Idys將非常小,除非光伏系統(tǒng)1900中有并聯(lián)電弧。
[0141]比較模塊2006確定電流差信號(hào)Idys是否超過(guò)閾值Ithy,如果是,比較模塊2006斷言表示光伏系統(tǒng)1900中并聯(lián)電弧的信號(hào)ARC5。否則,系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2000繼續(xù)監(jiān)測(cè)光伏系統(tǒng)1900以發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電弧。
[0142]系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2000的模塊2002-2006可以由電子線路實(shí)現(xiàn),例如在信號(hào)Ists和1。3是數(shù)字信號(hào)時(shí)的數(shù)字電子線路,或者在信號(hào)Ists和1。3是模擬信號(hào)時(shí)的模擬電子線路。此外,在一些實(shí)施例中,系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2000還包括處理器2008和存儲(chǔ)器2010,其中處理器2008通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)器2010中存儲(chǔ)的軟件或固件形式的指令2012來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊2002-2006中的至少一些。
[0143]光伏系統(tǒng)1900任選地還包括與串1600并聯(lián)電氣耦合的系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān)1906。系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān)1906是常開(kāi)的。不過(guò),系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān)1906響應(yīng)于系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904檢測(cè)到光伏系統(tǒng)1900中的并聯(lián)電弧而閉合。例如,在如圖20所示實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904的實(shí)施例中,系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān)1906響應(yīng)于斷言表示光伏系統(tǒng)1900之內(nèi)并聯(lián)電弧的信號(hào)ARC5而閉合。系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān)1906必須能夠經(jīng)得起跨光伏串1600的最大電壓以及由光伏串1600產(chǎn)生的最大短路電流。盡管信號(hào)Ists和1。3被示為經(jīng)由專(zhuān)用通信鏈路通信耦合到系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904,但一個(gè)或多個(gè)這些信號(hào)可以通過(guò)其他方式通信耦合到系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904。例如,在一些實(shí)施例中,基于RS485標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)通信耦合這些信號(hào)??赡艿臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一些范例包括,但不限于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)。
[0144]光伏系統(tǒng)1900具有多級(jí)電弧檢測(cè)。首先,系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904檢測(cè)光伏系統(tǒng)1900中的并聯(lián)電弧。其次,光伏串1600具有串級(jí)電弧檢測(cè)能力,如上文結(jié)合圖16所述。第三,每個(gè)光伏串1600的每個(gè)光伏面板400都具有面板級(jí)電弧檢測(cè)能力,如上文結(jié)合圖4所述。不過(guò),在一些替代實(shí)施例中,利用可以具有或沒(méi)有電弧檢測(cè)能力的不同光伏串替代光伏串1600。在任何情況下,光伏系統(tǒng)1900的每個(gè)光伏串都必須能夠產(chǎn)生表示流經(jīng)串輸出端口的電流的相應(yīng)信號(hào),以使系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904能夠檢測(cè)光伏系統(tǒng)1900中的并聯(lián)電弧。在光伏系統(tǒng)1900的一些替代實(shí)施例中,還可以利用可以有或沒(méi)有電弧檢測(cè)能力的替代光伏面板替代光伏串1600的光伏面板400。
[0145]上文公開(kāi)的電弧檢測(cè)技術(shù)不限于光伏應(yīng)用,而是可以應(yīng)用于包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的能量產(chǎn)生裝置或儲(chǔ)能裝置的其他系統(tǒng)。例如,圖21示出了包括N個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正電源軌2104和負(fù)電源軌2106之間的儲(chǔ)能組件2102的儲(chǔ)能系統(tǒng)2100,其中N是大于I的整數(shù)。包括正輸出端子2110和負(fù)輸出端子2112的輸出端口 2108電氣耦合于電源軌2104、2106之間,其中正輸出端子2110電氣耦合至正電源軌2104,負(fù)輸出端子2112電氣耦合至負(fù)電源軌2106。
[0146]每個(gè)儲(chǔ)能組件2102包括電氣耦合至輸出端口 2116的儲(chǔ)能裝置2114。儲(chǔ)能裝置2114例如是一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)電氣耦合的電池單元、電容器和/或燃料電池。每個(gè)儲(chǔ)能組件2102還包括組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)2118和組件電流感測(cè)子系統(tǒng)2120。每個(gè)組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)2118產(chǎn)生表示其相應(yīng)儲(chǔ)能組件2102輸出端口 2116兩端電壓Vea的信號(hào)Veas0例如,組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)2118(1)產(chǎn)生表示存儲(chǔ)組件2102 (I)兩端電壓Vea(I)的信號(hào)Vms(I)。每個(gè)組件電流感測(cè)子系統(tǒng)2120產(chǎn)生表示流經(jīng)其相應(yīng)存儲(chǔ)組件2102的電流的信號(hào)Ieas。例如,組件電流Iea感測(cè)子系統(tǒng)2120產(chǎn)生表示流經(jīng)儲(chǔ)能組件2102 (I)的電流Iea(I)的信號(hào)UD。
[0147]儲(chǔ)能系統(tǒng)2100還包括系統(tǒng)級(jí)電壓感測(cè)子系統(tǒng)2122、系統(tǒng)級(jí)電流感測(cè)子系統(tǒng)2124和電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126。系統(tǒng)級(jí)電壓感測(cè)子系統(tǒng)2122產(chǎn)生表示電源軌2014,2106兩端系統(tǒng)電壓Ves的系統(tǒng)電壓信號(hào)Veisst5在這一實(shí)施例中,系統(tǒng)電壓Ves與輸出端口 2108兩端的系統(tǒng)輸出電壓相同,因此信號(hào)表示系統(tǒng)輸出電壓V_和系統(tǒng)電壓Ves。系統(tǒng)級(jí)電流感測(cè)子系統(tǒng)2124產(chǎn)生表示儲(chǔ)能系統(tǒng)2100和額外電路(未示出)之間流動(dòng)的電流Ies的系統(tǒng)電流信號(hào)1_。在這一實(shí)施例中,系統(tǒng)電流Ies與流經(jīng)輸出端口 2108的系統(tǒng)輸出電流相同,信號(hào)less因此表不系統(tǒng)輸出電流Iestj和系統(tǒng)電流Ieistj
[0148]電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126從給定時(shí)間系統(tǒng)電壓Ves和所有存儲(chǔ)組件電壓Vea之和之間的偏差檢測(cè)存儲(chǔ)系統(tǒng)2100之內(nèi)的串聯(lián)電弧。具體而言,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126在方程10成立時(shí)檢測(cè)到儲(chǔ)能系統(tǒng)2100中的串聯(lián)電弧:
[0149][Σ?=ι Ka (η) - 7es] > Vthss (方程 10)
[0150]Vthss是選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)靈敏度和對(duì)誤電弧檢測(cè)的抗擾性之間期望折衷的正閾值。如果從方程10省去Vthss,將儲(chǔ)能組件2102串聯(lián)電氣耦合的導(dǎo)體間的寄生電壓降或微小的電壓測(cè)量誤差會(huì)導(dǎo)致電弧的誤檢測(cè)。
[0151]電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126從給定時(shí)間存儲(chǔ)系統(tǒng)不同串聯(lián)連接部分中流動(dòng)的電流之間的偏差,例如兩個(gè)不同儲(chǔ)能組件2102的組件電流匕之間的偏差或系統(tǒng)電流Ies和所選的儲(chǔ)能組件2102的組件電流Iea之間的偏差,檢測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)2100之內(nèi)的并聯(lián)電弧。例如,在一些實(shí)施例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126在方程11成立時(shí)檢測(cè)到儲(chǔ)能系統(tǒng)2100之內(nèi)的并聯(lián)電弧,其中X是從I到N的整數(shù):
[0152]Ies-1ea(X) I > Ithss (方程 11)
[0153]在其他實(shí)施例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126在方程12成立時(shí)檢測(cè)到儲(chǔ)能系統(tǒng)2100之內(nèi)的并聯(lián)電弧,其中X和y均為從I到N的整數(shù),X不等于y:
[0154]I Iea (x) -1ea (y) | > Ithss (方程 12)
[0155]在方程11和12中,Ithss都是選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)靈敏度和對(duì)誤電弧檢測(cè)抗擾性之間期望折衷的正閾值。如果從方程省略Ithss,較小的電流測(cè)量誤差將會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)電弧的誤檢測(cè)。在評(píng)估方程12的實(shí)施例中任選省略了系統(tǒng)級(jí)電流感測(cè)子系統(tǒng)2124,因?yàn)橄到y(tǒng)電流信號(hào)Ies不是方程12的參數(shù)。
[0156]例如,以類(lèi)似于上文參考圖4所述的方式實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126。例如,在某些實(shí)施例中,如圖?或8所示實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126,但分別用信號(hào)V_、I_、V_、I_替代信號(hào)Vas、Ias、Vps和Ips。儲(chǔ)能系統(tǒng)2100任選地還包括遙測(cè)子系統(tǒng)2128、同步子系統(tǒng)2130、通信網(wǎng)絡(luò)2132、隔離開(kāi)關(guān)2134和短接開(kāi)關(guān)2136中的一個(gè)或多個(gè),它們分別類(lèi)似于遙測(cè)子系統(tǒng)430、同步子系統(tǒng)434、通信網(wǎng)絡(luò)432、隔尚開(kāi)關(guān)436和短接開(kāi)關(guān)438。
[0157]儲(chǔ)能組件2102可以包括MPPT能力,例如方式類(lèi)似于上文結(jié)合圖13_15所述的方式。例如,在替代實(shí)施例中,儲(chǔ)能組件2102被具有像圖13的MPPT光伏組件1302的拓?fù)涞膬?chǔ)能組件替代,但光伏器件被儲(chǔ)能裝置替代。在本替代實(shí)施例中,儲(chǔ)能裝置任選地具有充分低的最大開(kāi)路額定電壓,例如低于80伏,從而在適用的安全標(biāo)準(zhǔn)下不需要電弧檢測(cè)。此外,在一些實(shí)施例中,出于類(lèi)似于上文結(jié)合圖13所述的原因,儲(chǔ)能裝置具有低于維持MPPT變換器輸入側(cè)上電弧所需最小電壓的開(kāi)路額定電壓,例如18伏或更低。
[0158]儲(chǔ)能組件2102任選地還包括電壓調(diào)節(jié)能力。例如,圖34示出了儲(chǔ)能系統(tǒng)3400,其類(lèi)似于儲(chǔ)能系統(tǒng)2100(圖21),但利用儲(chǔ)能組件3402替代了儲(chǔ)能組件2102。儲(chǔ)能組件3402類(lèi)似于圖21的儲(chǔ)能組件2102,但還包括電氣耦合于儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能裝置2114和輸出端口2116之間的調(diào)壓器3404,例如升壓變換器。在一些實(shí)施例中,組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)2118和組件電流感測(cè)子系統(tǒng)2120集成于調(diào)壓器3404之內(nèi),如圖所示。電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126不能檢測(cè)調(diào)壓器3404輸入側(cè)3406的電弧。因此,在一些實(shí)施例中,儲(chǔ)能裝置2114具有充分低的最大開(kāi)路額定電壓,例如低于80伏,從而在適用的安全標(biāo)準(zhǔn)下不需要電弧檢測(cè)。此外,在一些實(shí)施例中,儲(chǔ)能裝置2114具有低于維持調(diào)壓器3404輸入側(cè)3406上電弧所需最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓,例如18伏或更低。
[0159]可以修改儲(chǔ)能系統(tǒng)2100以包括系統(tǒng)級(jí)MPPT變換器(未示出),例如類(lèi)似于MPPT變換器1102(圖11),其將多個(gè)儲(chǔ)能組件2102電氣耦合到輸出端口 2108而不脫離其范圍。在這種情況下,由于包括MPPT變換器,系統(tǒng)電壓Ves未必與系統(tǒng)輸出電壓Ves。相同,系統(tǒng)電流Ies未必與系統(tǒng)輸出電流Ies。相同。此外,可以修改儲(chǔ)能系統(tǒng)以包括系統(tǒng)級(jí)逆變器(未示出),例如類(lèi)似于逆變器1202(圖12),其將多個(gè)儲(chǔ)能組件2102電氣耦合到輸出端口 2108而不脫離其范圍。在這種情況下,由于包括逆變器,系統(tǒng)電壓Ves會(huì)與系統(tǒng)輸出電壓V_不同,系統(tǒng)電流Ies會(huì)與系統(tǒng)輸出電流Ieistj不同。
[0160]圖22示出了具有并聯(lián)電弧檢測(cè)能力且包括并聯(lián)電氣耦合的N個(gè)儲(chǔ)能串2202的儲(chǔ)能系統(tǒng)2200,其中N是大于I的整數(shù)。每個(gè)儲(chǔ)能串2202包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件2204。僅標(biāo)注了一些儲(chǔ)能組件2204以促進(jìn)例示的清晰。每個(gè)儲(chǔ)能組件2204包括一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能裝置(未示出),例如電池單元或電容器。在一些實(shí)施例中,儲(chǔ)能組件2204是圖21的儲(chǔ)能組件2102。每個(gè)儲(chǔ)能串2202還包括串電流感測(cè)子系統(tǒng)2206,可用于產(chǎn)生表示流經(jīng)儲(chǔ)能串輸出端口 2208的電流Iei的信號(hào)Ieis。一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能串2202還任選地包括一個(gè)或多個(gè)MPPT變換器(未示出),例如針對(duì)每個(gè)儲(chǔ)能組件2204的串級(jí)MPPT變換器和/或MPPT變換器。
[0161]儲(chǔ)能系統(tǒng)2200還包括組合電流感測(cè)子系統(tǒng)2210、電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2212和任選的同步子系統(tǒng)2214。組合電流感測(cè)子系統(tǒng)2210產(chǎn)生表示所有并聯(lián)耦合儲(chǔ)能串2202和其他電路(未示出)之間流動(dòng)的組合電流Iec的組合電流信號(hào)1_。同步子系統(tǒng)2214使組合電流信號(hào)和串電流信號(hào)Ieis的產(chǎn)生同步。
[0162]在正常工作狀態(tài)下,所有串電流Iei之和應(yīng)當(dāng)與組合電流IeC相同。對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)2200中的并聯(lián)電弧而言,組合電流U將與所有串電流Iei之和不同。因此,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2212從所有串電流Iei和組合電流Ie。之和之間的偏差來(lái)檢測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)2200之內(nèi)的并聯(lián)電弧。此外,在一些實(shí)施例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2212在方程13成立時(shí)檢測(cè)到并聯(lián)電弧,其中IthC是選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)靈敏度和對(duì)誤電弧檢測(cè)抗擾性之間期望折衷的正閾值:
[0163]Ifecs — Ση = 1 his (n)l > hhc (方程⑶
[0164]例如,以類(lèi)似于上文參考圖19所述的方式實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2212。例如,在某些實(shí)施例中,如圖20所示實(shí)現(xiàn)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2212,但分別用信號(hào)Veis和1_替代信號(hào)Ists和U。
[0165]儲(chǔ)能系統(tǒng)2200任選地還包括與儲(chǔ)能串2202并聯(lián)電氣耦合的短接開(kāi)關(guān)2216。短接開(kāi)關(guān)2216是常開(kāi)的。不過(guò),系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān)2216響應(yīng)于電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2212檢測(cè)到儲(chǔ)能系統(tǒng)2200中的并聯(lián)電弧而閉合。短接開(kāi)關(guān)2216必須能夠經(jīng)得起跨儲(chǔ)能串2202的最大電壓,以及由儲(chǔ)能串2202產(chǎn)生的最大短路電流。盡管信號(hào)Ieis和被示為經(jīng)由專(zhuān)用通道鏈路通信耦合到電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2212,但可以通過(guò)其他方式將一個(gè)或多個(gè)這些信號(hào)通信耦合到電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2212。此外,在一些實(shí)施例中,基于RS485標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)通信耦合這些信號(hào)。可能的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一些范例包括,但不限于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)。
[0166]圖23示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件的光伏面板中串聯(lián)電弧的方法2300。在步驟2302中跨正負(fù)電源軌感測(cè)面板電壓。在步驟2302的一個(gè)范例中,利用面板電壓感測(cè)子系統(tǒng)424跨過(guò)光伏面板400 (參見(jiàn)圖4)的面板電源軌408,410感測(cè)面板電壓Vp。在步驟2304中,跨過(guò)多個(gè)光伏組件的每個(gè)感測(cè)相應(yīng)組件電壓。在步驟2304的一個(gè)范例中,利用組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)418跨過(guò)每個(gè)光伏組件402感測(cè)組件電壓Va。在步驟2306中,確定所有組件電壓之和和面板電壓之間的差異。在步驟2306的一個(gè)范例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428確定所有組件電壓Va之和和面板電壓Vp之間的差異。判決步驟2308確定差異是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟2310中檢測(cè)到電弧。在步驟2308和2310的一個(gè)范例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428確定差異是否超過(guò)閾值Vth,如果是,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0167]圖24示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板的光伏串中串聯(lián)電弧的方法2400。在步驟2402中跨正負(fù)串電源軌感測(cè)串電壓。在步驟2402的一個(gè)范例中,利用串電壓感測(cè)子系統(tǒng)1604跨過(guò)光伏串1600(參見(jiàn)圖16)的電源軌1603,1605感測(cè)串電壓Vst。在步驟2404中,跨過(guò)多個(gè)光伏面板的每個(gè)感測(cè)相應(yīng)面板電壓。在步驟2404的一個(gè)范例中,利用面板電壓感測(cè)子系統(tǒng)424跨過(guò)每個(gè)光伏面板400感測(cè)面板電壓Vp。在步驟2406中,確定所有組件電壓之和和串電壓之間的差異。在步驟2406的一個(gè)范例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608確定所有面板電壓Vp之和和串電壓Vst之間的差異。判決步驟2408確定差異是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟2410中檢測(cè)到電弧。在步驟2408和2410的一個(gè)范例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608確定差異是否超過(guò)閾值Vthst,如果是,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0168]圖25示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件的光伏面板中并聯(lián)電弧的方法2500。在步驟2502中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)光伏組件之一的組件電流。在步驟2502的一個(gè)范例中,利用組件電流感測(cè)子系統(tǒng)420(1)(參見(jiàn)圖4)感測(cè)流經(jīng)光伏組件402(1)的組件電流Ia(I)。在步驟2504中感測(cè)多個(gè)光伏組件和其他電路之間流動(dòng)的面板電流。在步驟2504的一個(gè)范例中,利用面板電流感測(cè)子系統(tǒng)426感測(cè)面板電流Ip。在步驟2506中,確定組件電流和面板電流之間的差異。在步驟2506的一個(gè)范例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428確定組件電流Ia(I)和面板電流Ip之間的差異。判決步驟2508確定差異的大小是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟2510中檢測(cè)到電弧。在步驟2508和2510的一個(gè)范例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428確定差異的大小是否超過(guò)閾值Ith,如果是,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0169]圖26示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件的光伏面板中并聯(lián)電弧的另一種方法2600。在步驟2602中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)光伏組件的第一個(gè)的第一組件電流。在步驟2602的一個(gè)范例中,利用組件電流感測(cè)子系統(tǒng)420(1)(參見(jiàn)圖4)感測(cè)流經(jīng)光伏組件402(1)的組件電流Ia(I)。在步驟2604中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)光伏組件中另一個(gè)的組件電流。在步驟2604的一個(gè)范例中,利用組件電流感測(cè)子系統(tǒng)420 (2)感測(cè)流經(jīng)光伏組件402 (2)的組件電流Ia(2)。在步驟2606中,確定第一和第二組件電流之間的差異。在步驟2606的一個(gè)范例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428確定組件電流Ia(I)和Ia(2)之間的差異。判決步驟2608確定差異的大小是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟2610中檢測(cè)到電弧。在步驟2608和2610的一個(gè)范例中,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428確定差異的大小是否超過(guò)閾值Ith,如果是,面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)428斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0170]圖27示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板的光伏串中并聯(lián)電弧的方法2700。在步驟2702中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)光伏面板之一的輸出端口的面板輸出電流。在步驟2702的一個(gè)范例中,利用光伏面板的電流感測(cè)子系統(tǒng)426感測(cè)流經(jīng)光伏面板400(1)的面板輸出電流Iptj(I)(參見(jiàn)圖4)。在步驟2704中感測(cè)多個(gè)光伏面板和其他電路之間流動(dòng)的串電流。在步驟2704的一個(gè)范例中,利用串電流感測(cè)子系統(tǒng)1606感測(cè)串電流1st。在步驟2706中,確定面板輸出電流和串電流之間的差異。在步驟2706的一個(gè)范例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608確定串電流Ist和面板輸出電流Iptj(I)之間的差異。判決步驟2708確定差異的大小是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟2710中檢測(cè)到電弧。在步驟2708和2710的一個(gè)范例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608確定差異的大小是否超過(guò)閾值Ithst,如果是,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0171]圖28示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板的光伏串中并聯(lián)電弧的另一種方法2800。在步驟2802中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)光伏面板之一的輸出端口的第一面板輸出電流。在步驟2802的一個(gè)范例中,利用光伏面板的電流感測(cè)子系統(tǒng)426感測(cè)流經(jīng)光伏面板400(1)的面板輸出電流Iptj(I)(參見(jiàn)圖4)。在步驟2804中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)光伏面板中另一個(gè)的輸出端口的第二面板輸出電流。在步驟2804的一個(gè)范例中,利用光伏面板的面板電流感測(cè)子系統(tǒng)426感測(cè)流經(jīng)光伏面板400 (2)的面板輸出電流Ip。(2)。在步驟2806中,確定第一和第二面板輸出電流之間的差異。在步驟2806的一個(gè)范例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608確定面板輸出電流Iptj(I)和面板輸出電流Ip。(2)之間的差異。判決步驟2808確定差異的大小是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟2810中檢測(cè)到電弧。在步驟2808和2810的一個(gè)范例中,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608確定差異的大小是否超過(guò)閾值Ithst,如果是,串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1608斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0172]圖29示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)并聯(lián)電氣耦合串的光伏系統(tǒng)中電弧的方法,其中每個(gè)串包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板。在步驟2902中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)串的每個(gè)的相應(yīng)串輸出電流。在步驟2902的一個(gè)范例中,利用光伏串的串電流感測(cè)子系統(tǒng)1606(圖16和19)感測(cè)流經(jīng)光伏系統(tǒng)1900的每個(gè)串1600的串輸出電流Ist。。在步驟2904中,感測(cè)多個(gè)串和其他電路之間流動(dòng)的組合電流。在步驟2904的一個(gè)范例中,組合電流感測(cè)子系統(tǒng)1902感測(cè)串1600和其他電路之間流動(dòng)的組合電流I。。在步驟2906中,確定組合電流和所有串輸出電流之和之間的差異。在步驟2906的一個(gè)范例中,系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904確定組合電流I。和所有串輸出電流Ist。之和之間的差異。判決步驟2908確定差異是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟2910中檢測(cè)到電弧。在步驟2908,2910的一個(gè)范例中,系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904確定差異的大小是否超過(guò)閾值Ithy,如果是,系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)1904斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0173]圖30示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中串聯(lián)電弧的方法3000。在步驟3002中跨正負(fù)電源軌感測(cè)系統(tǒng)電壓。在步驟3002的一個(gè)范例中,利用系統(tǒng)級(jí)電壓感測(cè)子系統(tǒng)2122跨過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)2100(參見(jiàn)圖21)的電源軌2104,2106感測(cè)系統(tǒng)電壓Ves。在步驟3004中,跨過(guò)多個(gè)儲(chǔ)能組件的每個(gè)感測(cè)相應(yīng)組件電壓。在步驟3004的一個(gè)范例中,利用組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)2118跨過(guò)每個(gè)儲(chǔ)能組件2102感測(cè)組件電壓VM。在步驟3006中,確定所有組件電壓之和和系統(tǒng)電壓之間的差異。在步驟3006的一個(gè)范例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126確定所有組件電壓Vea之和和系統(tǒng)電壓Ves之間的差異。判決步驟3008確定差異是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟3010中檢測(cè)到電弧。在步驟3008和3010的一個(gè)范例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126確定差異是否超過(guò)閾值Vthss,如果是,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0174]圖31示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中并聯(lián)電弧的方法3100。在步驟3102中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)組件之一的組件電流。在步驟3102的一個(gè)范例中,利用組件電流感測(cè)子系統(tǒng)2120(1)(參見(jiàn)圖21)感測(cè)流經(jīng)儲(chǔ)能系統(tǒng)組件2102(1)的組件電流Iea(I)。在步驟3104中感測(cè)多個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)組件和其他電路之間流動(dòng)的系統(tǒng)電流。在步驟3104的一個(gè)范例中,利用系統(tǒng)級(jí)電流感測(cè)子系統(tǒng)2124感測(cè)系統(tǒng)電流Ies0在步驟3106中,確定組件電流和系統(tǒng)電流之間的差異。在步驟3106的一個(gè)范例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126確定組件電流Iea(I)和系統(tǒng)電流Ies之間的差異。判決步驟3108確定差異的大小是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟3110中檢測(cè)到電弧。在步驟3108和3110的一個(gè)范例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126確定差異的大小是否超過(guò)閾值Ithss,如果是,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0175]圖32示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中并聯(lián)電弧的另一種方法3200。在步驟3202中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)儲(chǔ)能組件的第一個(gè)的第一組件電流。在步驟3202的一個(gè)范例中,利用組件電流感測(cè)子系統(tǒng)2120(1)(參見(jiàn)圖21)感測(cè)流經(jīng)儲(chǔ)能組件2102(1)的組件電流Iea(I)。在步驟3204中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)儲(chǔ)能組件中另一個(gè)的組件電流。在步驟3204的一個(gè)范例中,利用組件電流感測(cè)子系統(tǒng)2120(2)感測(cè)流經(jīng)儲(chǔ)能組件2102(2)的組件電流Iea(2)。在步驟3206中,確定第一和第二組件電流之間的差異。在步驟3206的一個(gè)范例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126確定組件電流Iea(I)和Iea(2)之間的差異。判決步驟3208確定差異的大小是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟3210中檢測(cè)到電弧。在步驟3208和3210的一個(gè)范例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126確定差異的大小是否超過(guò)閾值Ithss,如果是,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2126斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0176]圖33示出了用于檢測(cè)包括多個(gè)并聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能串的儲(chǔ)能系統(tǒng)中電弧的方法,其中每個(gè)儲(chǔ)能串包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件。在步驟3302中,感測(cè)流經(jīng)多個(gè)儲(chǔ)能串的每個(gè)的輸出端口的相應(yīng)串輸出電流。在步驟3202的一個(gè)范例中,利用儲(chǔ)能串的串電流感測(cè)子系統(tǒng)2206(圖22)感測(cè)流經(jīng)儲(chǔ)能系統(tǒng)2200的每個(gè)串2202的串輸出電流Iei。在步驟3304中,感測(cè)多個(gè)儲(chǔ)能串和其他電路之間流動(dòng)的組合電流。在步驟3304的一個(gè)范例中,組合電流感測(cè)子系統(tǒng)2210感測(cè)儲(chǔ)能串2202和其他電路之間流動(dòng)的組合電流Ie。。在步驟3306中,確定組合電流和所有串電流之和之間的差異。在步驟3306的一個(gè)范例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2212確定組合電流Iee和所有串電流Iei之和之間的差異。判決步驟3308確定差異的大小是否超過(guò)閾值,如果是,在步驟3310中檢測(cè)到電弧。在步驟3308,3310的一個(gè)范例中,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2212確定差異是否超過(guò)閾值Ith。,如果是,電弧檢測(cè)子系統(tǒng)2122斷言電弧檢測(cè)信號(hào)。
[0177]特征的組合
[0178]可以通過(guò)各種方式組合上述特征以及下文主張的那些特征而不脫離其范圍。以下范例例示了一些可能組合:
[0179](Al) 一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正負(fù)面板電源軌之間的光伏組件的光伏面板中電弧的方法可以包括以下步驟:(I)感測(cè)所述正負(fù)面板電源軌之間的面板電壓,(2)感測(cè)所述多個(gè)光伏組件的每個(gè)兩端的相應(yīng)組件電壓,(3)確定所有所述組件電壓之和和所述面板電壓之間的差異,(4)確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0180](BI) 一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正負(fù)串電源軌之間的光伏面板的光伏串中電弧的方法可以包括以下步驟:(I)感測(cè)所述正負(fù)串電源軌之間的串電壓,⑵感測(cè)所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)兩端的相應(yīng)面板輸出電壓,(3)確定所有所述面板輸出電壓之和和所述串電壓之間的差異,(4)確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0181](Cl) 一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件的光伏面板中電弧的方法可以包括以下步驟:(I)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件之一的第一組件電流,(2)感測(cè)所述多個(gè)光伏組件和其他電路之間流動(dòng)的面板電流,(3)確定所述面板電流和所述第一組件電流之間的差異,(4)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0182](C2)如(Cl)所述的方法還可以包括以下步驟:(I)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件另一個(gè)的第二組件電流,(2)確定所述面板電流和所述第二組件電流之間的第二差異,(3)確定所述第二差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(4)如果所述第二差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)至Ij電弧。
[0183](Dl) 一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件的光伏面板中電弧的方法可以包括以下步驟:(I)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件之一的第一組件電流,(2)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件另一個(gè)的第二組件電流,(3)確定所述第一和第二組件電流之間的差異,(4)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0184](El) —種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板的串中電弧的方法可以包括以下步驟:(1)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板之一的輸出端口的第一面板輸出電流,(2)感測(cè)所述多個(gè)光伏面板和其他電路之間流動(dòng)的串電流,(3)確定所述第一面板輸出電流和所述串電流之間的差異,(4)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0185](E2)如(El)所述的方法還可以包括以下步驟:(I)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板中另一個(gè)的輸出端口的第二面板輸出電流,(2)確定所述第二面板輸出電流和所述串電流之間的第二差異,(3)確定所述第二差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(4)如果所述第二差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0186](Fl) 一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板的串中電弧的方法可以包括以下步驟:(1)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板之一的輸出端口的第一面板輸出電流,(2)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板中另一個(gè)的輸出端口的第二面板輸出電流,(3)確定所述第一和第二面板輸出電流之間的差異,(4)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0187](Gl) —種用于檢測(cè)包括多個(gè)并聯(lián)電氣耦合的串的光伏系統(tǒng)中電弧的方法,所述多個(gè)串的每個(gè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板,所述方法可以包括以下步驟:(I)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)串的每個(gè)的輸出端口的相應(yīng)串輸出電流,⑵感測(cè)所述多個(gè)串和其他電路之間流動(dòng)的組合電流,⑶確定所述組合電流和所有所述串輸出電流之和之間的差異,⑷確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0188](Hl) 一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板可以包括面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正面板電源軌和負(fù)面板電源軌之間的光伏組件。所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從所述正負(fù)面板電源軌之間的面板電壓和跨所述多個(gè)光伏組件的所有電壓之和之間的偏差檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的串聯(lián)電弧。
[0189](H2)在如(Hl)所述的光伏面板中,所述多個(gè)光伏組件的每個(gè)可以包括組件電壓感測(cè)子系統(tǒng),其適用于產(chǎn)生表示所述光伏組件輸出端口兩端電壓的相應(yīng)組件電壓信號(hào);所述光伏面板還可以包括適用于產(chǎn)生表示所述面板電壓的面板電壓信號(hào)的面板電壓感測(cè)子系統(tǒng);并且所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所有所述組件電壓信號(hào)之和和所述面板電壓信號(hào)之間的差異,(2)確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異超過(guò)閾值則檢測(cè)到串聯(lián)電弧。
[0190](H3)在如(Hl)或(H2)所述的光伏面板的任一種中,所述多個(gè)光伏組件的每個(gè)還可以包括光伏器件和電氣耦合于所述光伏器件和所述光伏組件輸出端口之間的最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,其中所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于令所述光伏器件基本在其最大功率點(diǎn)處工作。
[0191](H4)在如(H3)所述的光伏面板中,每個(gè)光伏器件可以具有低于維持電弧所需最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
[0192](H5)在如(H3)或(H4)所述的光伏面板的任一種中,每個(gè)光伏器件可以具有18伏或更低的最大開(kāi)路額定電壓。
[0193](H6)在如(H3)到(H5)所述的光伏面板的每種中,每個(gè)光伏器件可以包括至少一個(gè),但不超過(guò)24個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏電池。
[0194](H7)如(Hl)到(H6)所述的光伏面板的任一種還可以包括與所述多個(gè)光伏組件串聯(lián)電氣耦合的面板隔離開(kāi)關(guān),其中所述面板隔離開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧而打開(kāi)。
[0195](HS)如(Hl)到(H7)所述的光伏面板的任一種還可以包括跨所述正負(fù)面板電源軌電氣耦合的面板短接開(kāi)關(guān),其中所述面板短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧而閉合。
[0196](H9)在如(Hl)到(H8)所述的光伏面板的任一種中,所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件的所選的一個(gè)的電流和所述多個(gè)光伏組件和其他電路之間流動(dòng)的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0197](HlO)在如(Hl)到(H8)所述的光伏面板的任一種中,所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件的兩個(gè)不同組件的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0198](Il) 一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板可以包括面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件。所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件所選的一個(gè)的電流和流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件和其他電路之間的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0199](12)在如(Il)所述的光伏面板中,所述多個(gè)光伏組件的每個(gè)可以包括適用于產(chǎn)生表示流經(jīng)所述光伏組件的電流的相應(yīng)組件電流信號(hào)的組件電流感測(cè)子系統(tǒng);所述光伏面板還可以包括適用于產(chǎn)生表示所述多個(gè)光伏組件和其他電路之間流動(dòng)的電流的面板電流信號(hào)的面板電流感測(cè)子系統(tǒng);以及所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所述面板電流信號(hào)和所述多個(gè)光伏組件所選的一個(gè)的組件電流信號(hào)之間的差異,(2)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到并聯(lián)電弧。
[0200](13)在如(Il)或(12)所述的光伏面板的任一種中,所述多個(gè)光伏組件的每個(gè)還可以包括最大功率點(diǎn)跟蹤變換器和光伏器件。所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器可以電氣耦合于所述光伏器件和所述光伏組件的輸出端口之間,其中所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于令所述光伏器件基本在其最大功率點(diǎn)處工作。
[0201](14)在如(13)所述的光伏面板中,每個(gè)光伏器件可以具有低于維持電弧所需最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
[0202](15)在如(13)或(14)所述的光伏面板的任一種中,每個(gè)光伏器件可以具有18伏或更低的最大開(kāi)路額定電壓。
[0203](16)如(Il)到(15)所述的光伏面板的任一種還可以包括跨所述光伏面板的正負(fù)面板電源軌電氣耦合的面板短接開(kāi)關(guān),其中所述面板短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
[0204](Jl) 一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板可以包括面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件。所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件兩個(gè)不同組件的電流之間的偏差檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0205](J2)在如(Jl)所述的光伏面板中,所述多個(gè)光伏組件的每個(gè)可以包括適用于產(chǎn)生表示流經(jīng)所述光伏組件的電流的相應(yīng)組件電流信號(hào)的組件電流感測(cè)子系統(tǒng);且所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所述多個(gè)光伏組件兩個(gè)不同組件的組件電流信號(hào)之間的差異,(2)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到并聯(lián)電弧。
[0206](J3)在如(Jl)或(J2)所述的光伏面板的任一種中,所述多個(gè)光伏組件的每個(gè)還可以包括光伏器件和電氣耦合于所述光伏器件和所述光伏組件輸出端口之間的最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,其中所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于令所述光伏器件基本在其最大功率點(diǎn)處工作。
[0207](J4)在如(J3)所述的光伏面板中,每個(gè)光伏器件可以具有低于維持電弧所需最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
[0208](J5)在如(J3)或(J4)所述的光伏面板的任一種中,每個(gè)光伏器件可以具有18伏或更低的最大開(kāi)路額定電壓。
[0209](J6)如(Jl)到(J5)所述的光伏面板的任一種還可以包括跨所述光伏面板的正負(fù)面板電源軌電氣耦合的面板短接開(kāi)關(guān),其中所述面板短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
[0210](Kl) 一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏串可以包括串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正串電源軌和負(fù)串電源軌之間的光伏面板。所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從所述正負(fù)串電源軌之間的串電壓和跨所述多個(gè)光伏面板的所有電壓之和之間的偏差檢測(cè)所述光伏串之內(nèi)的串聯(lián)電弧。
[0211](K2)如(Kl)所述的光伏串,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)還可以包括適用于檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)電弧的面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)。
[0212](Κ3)如(Κ2)所述的光伏串,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)還可以包括跨所述光伏面板的正負(fù)電源軌電氣耦合的面板短接開(kāi)關(guān),其中所述面板短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述光伏面板的所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述光伏面板之內(nèi)的電弧而閉合。
[0213](Κ4)如(Κ2)或(Κ3)所述的光伏串的任一種,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)可以包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)的面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于從跨所述光伏面板電源軌的電壓和跨所述光伏面板的光伏組件的所有電壓之和之間的偏差,檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的串聯(lián)電弧。
[0214](Κ5)如(Κ2)或(Κ3)所述的光伏串的任一種,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)可以包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)的面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于從流經(jīng)所述光伏面板的光伏組件所選的一個(gè)的電流與所述光伏面板的光伏組件和其他電路之間流動(dòng)的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0215](Κ6)如(Κ2)或(Κ3)所述的光伏串的任一種,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)可以包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏組件,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)的面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于從流經(jīng)所述光伏面板的多個(gè)光伏組件兩個(gè)不同組件的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏面板之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0216](Κ7)在如(Kl)到(Κ6)所述的光伏串的任一種中,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)可以包括適用于產(chǎn)生表不跨所述光伏面板輸出端口的電壓的相應(yīng)面板輸出電壓信號(hào)的面板電壓感測(cè)子系統(tǒng);所述光伏串還可以包括適用于產(chǎn)生表示跨所述正負(fù)串電源軌的電壓的串電壓信號(hào)的串電壓感測(cè)子系統(tǒng);以及所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所有所述面板輸出電壓信號(hào)之和和所述串電壓信號(hào)之間的差異,(2)確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到串聯(lián)電弧。
[0217](Κ8)如(Kl)到(Κ7)所述的光伏串的任一種還可以包括與所述多個(gè)光伏面板串聯(lián)電氣耦合的串隔離開(kāi)關(guān),其中所述串隔離開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述光伏串之內(nèi)的串聯(lián)電弧而打開(kāi)。
[0218](Κ9)如(Kl)到(Κ8)所述的光伏串的任一種還可以包括跨所述正負(fù)串電源軌電氣耦合的串短接開(kāi)關(guān),其中所述串短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述光伏串之內(nèi)的串聯(lián)電弧而閉合。
[0219](KlO)在如(Kl)到(Κ9)所述的光伏串的任一種中,所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板的所選的一個(gè)的電流和所述多個(gè)光伏面板和其他電路之間流動(dòng)的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏串之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0220](Kll)在如(Kl)到(Κ9)所述的光伏串的任一種中,所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板的兩個(gè)不同面板的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏串之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0221](LI) 一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏串可以包括串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板。所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板的所選的一個(gè)的電流和所述多個(gè)光伏面板和其他電路之間流動(dòng)的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏串之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0222](L2)在如(LI)所述的光伏串中,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)可以包括適用于產(chǎn)生表示流經(jīng)所述光伏面板輸出端口的電流的相應(yīng)面板電流信號(hào)的面板電流感測(cè)子系統(tǒng);所述光伏串還可以包括適用于產(chǎn)生表示所述多個(gè)光伏面板和其他電路之間的電流的串電流信號(hào)的串電流感測(cè)子系統(tǒng);并且所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所述串電流信號(hào)和所述多個(gè)光伏面板所選的一個(gè)的面板電流信號(hào)之間的差異,(2)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到并聯(lián)電弧。
[0223](L3)如(LI)或(L2)所述的光伏串的任一種,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)可以串聯(lián)電氣耦合于正串電源軌和負(fù)串電源軌之間,所述光伏串還可以包括跨所述正負(fù)串電源軌電氣耦合的串短接開(kāi)關(guān),其中所述串短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
[0224](Ml) 一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏串可以包括串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板。所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板兩個(gè)不同面板的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏串之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0225](M2)在如(Ml)所述的光伏串中,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)可以包括適用于產(chǎn)生表示流經(jīng)所述光伏面板輸出端口的電流的相應(yīng)面板電流信號(hào)的面板電流感測(cè)子系統(tǒng);并且所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所述多個(gè)光伏面板兩個(gè)不同面板的面板電流信號(hào)之間的差異,(2)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到并聯(lián)電弧。
[0226](M3)如(Ml)或(M2)所述的光伏串的任一種,所述多個(gè)光伏面板的每個(gè)可以串聯(lián)電氣耦合于正串電源軌和負(fù)串電源軌之間,所述光伏串還可以包括跨所述正負(fù)串電源軌電氣耦合的串短接開(kāi)關(guān),其中所述串短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
[0227](NI) 一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏系統(tǒng)可以包括系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和多個(gè)并聯(lián)電氣耦合的光伏串。所述系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從(a)流經(jīng)所有所述多個(gè)串的電流之和和(b)所述多個(gè)串和其他電路之間流動(dòng)的電流之間的偏差,檢測(cè)所述光伏系統(tǒng)之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0228](N2)在如(NI)所述的光伏系統(tǒng)中,所述多個(gè)串的每個(gè)可以包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏面板以及適用于產(chǎn)生表示流經(jīng)所述光伏串輸出端口的電流的相應(yīng)串電流信號(hào)的串電流感測(cè)子系統(tǒng);所述光伏系統(tǒng)還可以包括適用于產(chǎn)生表示所述多個(gè)串和其他電路之間流動(dòng)的電流的組合電流信號(hào)的組合電流感測(cè)子系統(tǒng);并且所述系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所述組合電流信號(hào)和所有所述串電流信號(hào)之和之間的差異,⑵確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到串聯(lián)電弧。
[0229](N3)如(NI)或(N2)所述的光伏系統(tǒng)任一種還可以包括跨所述多個(gè)光伏串電氣耦合的系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān),其中所述系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
[0230](01) 一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合于正負(fù)電源軌之間的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中電弧的方法可以包括以下步驟:(I)感測(cè)所述正負(fù)串電源軌之間的系統(tǒng)電壓,⑵感測(cè)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件的每個(gè)兩端的相應(yīng)組件電壓,(3)確定所有所述組件電壓之和和所述系統(tǒng)電壓之間的差異,(4)確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0231](Pl) 一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中電弧的方法可以包括以下步驟:(I)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件之一的第一組件電流,(2)感測(cè)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件和其他電路之間流動(dòng)的系統(tǒng)電流,(3)確定所述系統(tǒng)電流和所述第一組件電流之間的差異,(4)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0232](P2)如(Pl)所述的方法還可以包括以下步驟:(I)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件另一個(gè)的第二組件電流,(2)確定所述系統(tǒng)電流和所述第二組件電流之間的第二差異,(3)確定所述第二差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(4)如果所述第二差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)至Ij電弧。
[0233](Ql) 一種用于檢測(cè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能系統(tǒng)中電弧的方法可以包括以下步驟:(I)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件之一的第一組件電流,(2)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件另一個(gè)的第二組件電流,(3)確定所述第一和第二組件電流之間的差異,
(4)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0234](Rl) 一種用于檢測(cè)包括多個(gè)并聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能串的儲(chǔ)能系統(tǒng)中電弧的方法,所述多個(gè)儲(chǔ)能串的每個(gè)包括多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件,所述方法可以包括以下步驟:(I)感測(cè)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能串的每個(gè)的輸出端口的相應(yīng)串輸出電流,(2)感測(cè)所述多個(gè)儲(chǔ)能串和其他電路之間流動(dòng)的組合電流,(3)確定所述組合電流和所有所述串輸出電流之和之間的差異,(4)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(5)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到電弧。
[0235](SI) 一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以包括電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和串聯(lián)電氣耦合于正電源軌和負(fù)電源軌之間的多個(gè)儲(chǔ)能組件。所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從所述正負(fù)串電源軌之間的系統(tǒng)電壓和跨所述多個(gè)儲(chǔ)能組件的所有電壓之和之間的偏差檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)之內(nèi)的串聯(lián)電弧。
[0236](S2)在如(SI)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)中,所述多個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)組件的每個(gè)可以包括組件電壓感測(cè)子系統(tǒng),其適用于產(chǎn)生表示跨所述儲(chǔ)能組件輸出端口的電壓的相應(yīng)組件電壓信號(hào);所述儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以包括適用于產(chǎn)生表示所述系統(tǒng)電壓的系統(tǒng)電壓信號(hào)的系統(tǒng)電壓感測(cè)子系統(tǒng);并且所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所有所述組件電壓信號(hào)之和和所述系統(tǒng)電壓信號(hào)之間的差異,(2)確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異超過(guò)閾值則檢測(cè)到串聯(lián)電弧。
[0237](S3)在如(SI)或(S2)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)的任一種中,所述多個(gè)儲(chǔ)能組件的每個(gè)還可以包括儲(chǔ)能裝置和電氣耦合于所述儲(chǔ)能裝置和所述儲(chǔ)能組件輸出端口之間的最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,其中所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于令所述儲(chǔ)能裝置基本在其最大功率點(diǎn)處工作。
[0238](S4)在如(S3)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)中,每個(gè)儲(chǔ)能裝置可以具有低于維持電弧所需最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
[0239](S5)在如(S3)或(S4)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)的任一種中,每個(gè)儲(chǔ)能裝置可以具有18伏或更低的最大開(kāi)路額定電壓。
[0240](S6)如(SI)到(S5)所述的儲(chǔ)能裝置的任一種還可以包括與所述多個(gè)儲(chǔ)能組件串聯(lián)電氣耦合的隔離開(kāi)關(guān),其中所述隔離開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧而打開(kāi)。
[0241](S7)如(SI)到(S6)所述的儲(chǔ)能裝置的任一種還可以包括跨所述正負(fù)電源軌電氣耦合的短接開(kāi)關(guān),其中所述短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧而閉合。
[0242](S8)在如(SI)到(S7)所述的儲(chǔ)能裝置的任一種中,所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件所選的一個(gè)的電流和所述多個(gè)儲(chǔ)能組件和其他電路之間流動(dòng)的電流之間的偏差檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0243](S9)在如(SI)到(S7)所述的儲(chǔ)能裝置的任一種中,所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中兩個(gè)不同組件的電流之間的偏差檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0244](Tl) 一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以包括電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)儲(chǔ)能組件。所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件所選的一個(gè)的電流和所述多個(gè)儲(chǔ)能組件和其他電路之間流動(dòng)的電流之間的偏差,檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0245](T2)在如(Tl)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)中,所述多個(gè)儲(chǔ)能組件的每個(gè)可以包括組件電流感測(cè)子系統(tǒng),其適用于產(chǎn)生表示流經(jīng)所述儲(chǔ)能組件的電流的相應(yīng)組件電流信號(hào);所述儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以包括適用于產(chǎn)生表示所述多個(gè)儲(chǔ)能組件和其他電路之間流動(dòng)的系統(tǒng)電流信號(hào)的系統(tǒng)電流感測(cè)子系統(tǒng);并且所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所述系統(tǒng)電流信號(hào)和所述多個(gè)儲(chǔ)能組件所選的一個(gè)的組件電流信號(hào)之間的差異,(2)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到并聯(lián)電弧。
[0246](T3)在如(Tl)或(T2)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)的任一種中,所述多個(gè)儲(chǔ)能組件的每個(gè)還可以包括儲(chǔ)能裝置和電氣耦合于所述儲(chǔ)能裝置和所述儲(chǔ)能組件輸出端口之間的最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,其中所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于令所述儲(chǔ)能裝置基本在其最大功率點(diǎn)處工作。
[0247](T4)在如(T3)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)中,每個(gè)儲(chǔ)能裝置可以具有低于維持電弧所需最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
[0248](T5)在如(T3)或(T4)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)的任一種中,每個(gè)儲(chǔ)能裝置可以具有18伏或更低的最大開(kāi)路額定電壓。
[0249](T6)如(Tl)到(T5)所述的儲(chǔ)能裝置的任一種還可以包括跨所述儲(chǔ)能系統(tǒng)的正負(fù)電源軌電氣耦合的短接開(kāi)關(guān),其中所述短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
[0250](Ul) 一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以包括電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)儲(chǔ)能組件。所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中兩個(gè)不同組件的電流之間的偏差,檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0251](U2)在如(Ul)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)中,所述多個(gè)儲(chǔ)能組件的每個(gè)可以包括組件電流感測(cè)子系統(tǒng),其適用于產(chǎn)生表示流經(jīng)所述儲(chǔ)能組件的電流的相應(yīng)組件電流信號(hào);并且所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所述多個(gè)儲(chǔ)能組件兩個(gè)不同組件的組件電流信號(hào)之間的差異,(2)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到并聯(lián)電弧。
[0252](U3)在如(Ul)或(U2)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)的任一種中,所述多個(gè)儲(chǔ)能組件的每個(gè)還可以包括儲(chǔ)能裝置和電氣耦合于所述儲(chǔ)能裝置和所述儲(chǔ)能組件輸出端口之間的最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,其中所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于令所述儲(chǔ)能裝置基本在其最大功率點(diǎn)處工作。
[0253](U4)在如(U3)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)中,每個(gè)儲(chǔ)能裝置可以具有低于維持電弧所需最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
[0254](U5)在如(U3)或(U4)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)的任一種中,每個(gè)儲(chǔ)能裝置可以具有18伏或更低的最大開(kāi)路額定電壓。
[0255](U6)如(Ul)到(U5)所述的儲(chǔ)能裝置的任一種還可以包括跨所述儲(chǔ)能系統(tǒng)的正負(fù)電源軌電氣耦合的短接開(kāi)關(guān),其中所述短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
[0256](Vl) 一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以包括電弧檢測(cè)子系統(tǒng)和并聯(lián)電氣耦合的多個(gè)儲(chǔ)能串。所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)可以適用于從(a)流經(jīng)所有所述多個(gè)儲(chǔ)能串的電流之和與(b)所述多個(gè)儲(chǔ)能串和其他電路之間流動(dòng)的電流之間的偏差,檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)之內(nèi)的并聯(lián)電弧。
[0257](V2)在如(Vl)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)中,所述多個(gè)儲(chǔ)能串的每個(gè)可以包括:(I)多個(gè)串聯(lián)電氣耦合的儲(chǔ)能組件,以及(2)串電流感測(cè)子系統(tǒng),適用于產(chǎn)生表示流經(jīng)所述儲(chǔ)能串的輸出端口的電流的相應(yīng)串電流信號(hào)。所述儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以包括適用于產(chǎn)生表示所述多個(gè)儲(chǔ)能串和其他電路之間流動(dòng)的電流的組合電流信號(hào)的組合電流感測(cè)子系統(tǒng)。所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還可以適用于:(I)確定所述組合電流信號(hào)和所有所述串電流信號(hào)之和之間的差異,
(2)確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及(3)如果所述差異的大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到并聯(lián)電弧。
[0258]可以在以上方法和系統(tǒng)中做出改變而不脫離其范圍。因此應(yīng)當(dāng)指出,以上描述中包含且在附圖中示出的主題應(yīng)當(dāng)被解釋為例示性的而非限制性上的。以下權(quán)利要求意在覆蓋本文所述的一般和具體特征以及對(duì)本方法和系統(tǒng)的范圍的所有聲明,在語(yǔ)言上,可以說(shuō)它們落在其間。
【權(quán)利要求】
1.一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板,包括: 串聯(lián)電氣耦合在正面板電源軌與負(fù)面板電源軌之間的多個(gè)光伏組件;以及面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于:根據(jù)跨所述正面板電源軌和所述負(fù)面板電源軌的面板電壓與跨所述多個(gè)光伏組件的所有電壓的和之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏面板內(nèi)的串聯(lián)電弧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏面板,其中: 所述多個(gè)光伏組件中的每一個(gè)光伏組件都包括組件電壓感測(cè)子系統(tǒng),所述組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示跨所述光伏組件的輸出端口的電壓的相應(yīng)組件電壓信號(hào); 所述光伏面板還包括面板電壓感測(cè)子系統(tǒng),所述面板電壓感測(cè)子系統(tǒng)適用于產(chǎn)生表示所述面板電壓的面板電壓信號(hào);并且所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所有所述組件電壓信號(hào)之和與所述面板電壓信號(hào)之間的差異, 確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異超過(guò)所述閾值則檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏面板,所述多個(gè)光伏組件中的每一個(gè)光伏組件還包括: 光伏器件;以及 最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器電氣耦合在所述光伏器件與所述光伏組件的輸出端口之間,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于使得所述光伏器件基本上工作在其最大功率點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏面板,每一個(gè)光伏器件都具有低于維持電弧所需的最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏面板,每一個(gè)光伏器件都具有小于或等于18伏的最大開(kāi)路額定電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏面板,每一個(gè)光伏器件都包括至少一個(gè),但不超過(guò)24個(gè)串聯(lián)電氣耦合的光伏電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏面板,還包括面板隔離開(kāi)關(guān),所述面板隔離開(kāi)關(guān)與所述多個(gè)光伏組件串聯(lián)電氣耦合的,所述面板隔離開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧而斷開(kāi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏面板,還包括面板短接開(kāi)關(guān),所述面板短接開(kāi)關(guān)跨所述正面板電源軌和所述負(fù)面板電源軌電氣耦合,所述面板短接開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到串聯(lián)電弧而閉合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏面板,所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于根據(jù)以下電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏面板內(nèi)的并聯(lián)電弧:流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件中的所選的一個(gè)光伏組件的電流;流動(dòng)在所述多個(gè)光伏組件與其他電路之間的電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏面板,所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于:根據(jù)流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件中的兩個(gè)不同光伏組件的電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏面板內(nèi)的并聯(lián)電弧。
11.一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板,包括: 串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)光伏組件;以及 面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于根據(jù)以下電流之間偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏面板內(nèi)的并聯(lián)電弧:流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件中的所選的一個(gè)光伏組件的電流;流動(dòng)在所述多個(gè)光伏組件與其他電路之間的電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光伏面板,其中: 所述多個(gè)光伏組件中的每一個(gè)光伏組件都包括組件電流感測(cè)子系統(tǒng),所述組件電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于產(chǎn)生表示流經(jīng)所述光伏組件的電流的相應(yīng)組件電流信號(hào); 所述光伏面板還包括面板電流感測(cè)子系統(tǒng),所述面板電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于產(chǎn)生表示流動(dòng)在所述多個(gè)光伏組件與其他電路之間的電流的面板電流信號(hào);并且所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所述面板電流信號(hào)與所述多個(gè)光伏組件中的所選的一個(gè)光伏組件的組件電流信號(hào)之間的差異, 確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異的所述大小超過(guò)所述閾值則檢測(cè)到并聯(lián)電弧。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光伏面板,所述多個(gè)光伏組件中的每一個(gè)光伏組件還包括: 光伏器件;以及 最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器電氣耦合在所述光伏器件與所述光伏組件的輸出端口之間,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于使得所述光伏器件基本上工作在其最大功率點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光伏面板,每一個(gè)光伏器件具有低于維持電弧所需的最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光伏面板,每一個(gè)光伏器件具有小于或等于18伏的最大開(kāi)路額定電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光伏面板,還包括面板短接開(kāi)關(guān),所述面板短接開(kāi)關(guān)跨所述光伏面板的所述正面板電源軌和所述負(fù)面板電源軌電氣耦合,所述面板短接開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
17.一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏面板,包括: 串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)光伏組件;以及 面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于:根據(jù)流經(jīng)所述多個(gè)光伏組件中的兩個(gè)不同光伏組件的電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏面板內(nèi)的并聯(lián)電弧。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光伏面板,其中: 所述多個(gè)光伏組件中的每一個(gè)光伏組件都包括組件電流感測(cè)子系統(tǒng),所述組件電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流經(jīng)所述光伏組件的電流的相應(yīng)組件電流信號(hào);并且所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所述多個(gè)光伏組件中的兩個(gè)不同光伏組件的組件電流信號(hào)之間的差異, 確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異的所述大小超過(guò)閾值則檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光伏面板,所述多個(gè)光伏組件中的每一個(gè)光伏組件還包括: 光伏器件;以及 最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器電氣耦合在所述光伏器件與所述光伏組件的輸出端口之間,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于使得所述光伏器件基本上工作在其最大功率點(diǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光伏面板,每一個(gè)光伏器件都具有低于維持電弧所需的最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光伏面板,每一個(gè)光伏器件都具有小于或等于18伏的最大開(kāi)路額定電壓。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光伏面板,還包括面板短接開(kāi)關(guān),所述面板短接開(kāi)關(guān)跨所述光伏面板的所述正面板電源軌和所述負(fù)面板電源軌電氣耦合,所述面板短接開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
23.一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏串,包括: 串聯(lián)電氣耦合在正串電源軌與負(fù)串電源軌之間的多個(gè)光伏面板;以及 串電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于:根據(jù)跨所述正串電源軌和所述負(fù)串電源軌的串電壓與跨所述多個(gè)光伏面板的所有電壓的和之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏串內(nèi)的串聯(lián)電弧。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光伏串,所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)還包括面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于檢測(cè)所述光伏面板內(nèi)的電弧。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光伏串,所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)光伏面板還包括面板短接開(kāi)關(guān),所述面板短接開(kāi)關(guān)跨所述光伏面板的正電源軌和負(fù)電源軌電氣耦合,所述面板短接開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述光伏面板的所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述光伏面板內(nèi)的電弧而閉合。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光伏串,其中: 所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)光伏面板都包括串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)光伏組件;并且 所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)光伏面板的所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于:根據(jù)跨所述光伏面板的電源軌的電壓與跨所述光伏面板的所述光伏組件的所有電壓的和之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏面板內(nèi)的串聯(lián)電弧。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光伏串,其中: 所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)光伏面板都包括串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)光伏組件;并且 所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)光伏面板的所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于根據(jù)以下電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏面板內(nèi)的并聯(lián)電弧:流經(jīng)所述光伏面板的所述光伏組件中的所選的一個(gè)光伏組件的電流;流動(dòng)在所述光伏面板的所述光伏組件與其他電路之間的電流。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光伏串,其中: 所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)都包括串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)光伏組件;并且 所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)光伏面板的所述面板電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于:根據(jù)流經(jīng)所述光伏面板的所述多個(gè)光伏組件中的兩個(gè)不同光伏組件的電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏面板內(nèi)的并聯(lián)電弧。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光伏串,其中: 所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)光伏面板都包括面板電壓感測(cè)子系統(tǒng),所述面板電壓感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示跨所述光伏面板的輸出端口的電壓的相應(yīng)面板輸出電壓信號(hào);所述光伏串還包括串電壓感測(cè)子系統(tǒng),所述串電壓感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示跨所述正串電源軌和所述負(fù)串電源軌的電壓的串電壓信號(hào);并且所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所有所述面板輸出電壓信號(hào)之和與所述串電壓信號(hào)之間的差異, 確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異的大小超過(guò)所述閾值則檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光伏串,還包括串隔離開(kāi)關(guān),所述串隔離開(kāi)關(guān)與所述多個(gè)光伏面板串聯(lián)電氣耦合,所述串隔離開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述光伏串內(nèi)的串聯(lián)電弧而斷開(kāi)。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光伏串,還包括串短接開(kāi)關(guān),所述串短接開(kāi)關(guān)跨所述正串電源軌和所述負(fù)串電源軌電氣耦合,所述串短接開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述光伏串內(nèi)的串聯(lián)電弧而閉合。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光伏串,所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于根據(jù)以下電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏串內(nèi)的并聯(lián)電弧:流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板中的所選的一個(gè)光伏面板的電流;流動(dòng)在所述多個(gè)光伏面板與其他電路之間的電流。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光伏串,所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于:根據(jù)流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板中的兩個(gè)不同光伏面板的電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏串內(nèi)的并聯(lián)電弧。
34.一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏串,包括: 串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)光伏面板;以及 串電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于根據(jù)以下電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏串內(nèi)的并聯(lián)電弧:流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板中的所選的一個(gè)光伏面板的電流;流動(dòng)在所述多個(gè)光伏面板與其他電路之間的電流。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的光伏串,其中: 所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)光伏面板都包括面板電流感測(cè)子系統(tǒng),所述面板電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流經(jīng)所述光伏面板的輸出端口的電流的相應(yīng)面板電流信號(hào); 所述光伏串還包括串電流感測(cè)子系統(tǒng),所述串電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流動(dòng)在所述多個(gè)光伏面板和其他電路之間的電流的串電流信號(hào);并且所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所述串電流信號(hào)與所述多個(gè)光伏面板中的所選的一個(gè)光伏面板的面板電流信號(hào)之間的差異, 確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異的所述大小超過(guò)所述閾值則檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的光伏串,所述多個(gè)光伏面板串聯(lián)電氣耦合在正串電源軌與負(fù)串電源軌之間,所述光伏串還包括串短接開(kāi)關(guān),所述串短接開(kāi)關(guān)跨所述正串電源軌和所述負(fù)串電源軌電氣耦合,所述串短接開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
37.一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏串,包括: 串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)光伏面板;以及 串電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于:根據(jù)流經(jīng)所述多個(gè)光伏面板中的兩個(gè)不同光伏面板的電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述光伏串內(nèi)的并聯(lián)電弧。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的光伏串,其中: 所述多個(gè)光伏面板中的每一個(gè)光伏面板都包括面板電流感測(cè)子系統(tǒng),所述面板電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流經(jīng)所述光伏面板的輸出端口的電流的相應(yīng)面板電流信號(hào);并且 所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所述多個(gè)光伏面板中的兩個(gè)不同光伏面板的面板電流信號(hào)之間的差異, 確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異的所述大小超過(guò)所述閾值則檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的光伏串,所述多個(gè)光伏面板串聯(lián)電氣耦合在正串電源軌與負(fù)串電源軌之間,所述光伏串還包括串短接開(kāi)關(guān),所述串短接開(kāi)關(guān)跨所述正串電源軌和所述負(fù)串電源軌電氣耦合,所述串短接開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述串電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
40.一種具有電弧檢測(cè)能力的光伏系統(tǒng),包括: 并聯(lián)電氣耦合的多個(gè)光伏串;以及 系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于:根據(jù)(a)流經(jīng)所有所述多個(gè)串的電流之和與(b)流動(dòng)在所述多個(gè)串和其他電路間的電流之間的偏差,來(lái)檢測(cè)所述光伏系統(tǒng)內(nèi)的并聯(lián)電弧。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的光伏系統(tǒng),其中: 所述多個(gè)串中的每一個(gè)串都包括: 串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)光伏面板;以及 串電流感測(cè)子系統(tǒng),所述串電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流經(jīng)所述光伏串的輸出端口的電流的相應(yīng)串電流彳目號(hào); 所述光伏系統(tǒng)還包括組合電流感測(cè)子系統(tǒng),所述組合電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流動(dòng)在所述多個(gè)串和其他電路間的電流的組合電流信號(hào);并且所述系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所述組合電流信號(hào)與全部所述串電流信號(hào)的和之間的差異, 確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異的所述大小超過(guò)所述閾值則檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的光伏系統(tǒng),還包括系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān),所述系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān)跨所述多個(gè)光伏串電氣耦合,所述系統(tǒng)短接開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述系統(tǒng)級(jí)電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
43.一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng),包括: 串聯(lián)電氣耦合在正電源軌和負(fù)電源軌之間的多個(gè)儲(chǔ)能組件;以及電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于:根據(jù)跨所述正電源軌和所述負(fù)電源軌的系統(tǒng)電壓與跨所述多個(gè)儲(chǔ)能組件的所有電壓的和之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)的串聯(lián)電弧。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),其中: 所述多個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)組件中的每一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)組件都包括組件電壓感測(cè)子系統(tǒng),所述組件電壓感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示跨所述儲(chǔ)能組件的輸出端口的電壓的相應(yīng)組件電壓信號(hào); 所述儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括系統(tǒng)電壓感測(cè)子系統(tǒng),所述系統(tǒng)電壓感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示所述系統(tǒng)電壓的系統(tǒng)電壓信號(hào);并且 所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所有所述組件電壓信號(hào)之和與所述系統(tǒng)電壓信號(hào)之間的差異, 確定所述差異是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異超過(guò)所述閾值則檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的每一個(gè)儲(chǔ)能組件還包括: 儲(chǔ)能器件;以及 最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器電氣耦合在所述儲(chǔ)能器件與所述儲(chǔ)能組件的輸出端口之間,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于使得所述儲(chǔ)能器件基本上工作在其最大功率點(diǎn)。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),每一個(gè)儲(chǔ)能器件具有低于維持電弧所需的最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),每一個(gè)儲(chǔ)能器件具有小于或等于18伏的最大開(kāi)路額定電壓。
48.根據(jù)權(quán)利要求43所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),還包括隔離開(kāi)關(guān),所述隔離開(kāi)關(guān)與所述多個(gè)儲(chǔ)能組件串聯(lián)電氣耦合,所述隔離開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧而斷開(kāi)。
49.根據(jù)權(quán)利要求43所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),還包括短接開(kāi)關(guān),所述短接開(kāi)關(guān)跨所述正電源軌和所述負(fù)電源軌電氣耦合,所述短接開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述串聯(lián)電弧而閉合。
50.根據(jù)權(quán)利要求43所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于根據(jù)以下電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)的并聯(lián)電弧:流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的所選的一個(gè)儲(chǔ)能組件的電流;流動(dòng)在所述多個(gè)儲(chǔ)能組件與其他電路之間的電流。
51.根據(jù)權(quán)利要求43所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于:根據(jù)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的兩個(gè)不同儲(chǔ)能組件的電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)的并聯(lián)電弧。
52.一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng),包括: 串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)儲(chǔ)能組件;以及 電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于根據(jù)以下電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)的并聯(lián)電弧:流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的所選的一個(gè)儲(chǔ)能組件的電流;流動(dòng)在所述多個(gè)儲(chǔ)能組件與其他電路之間的電流。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),其中: 所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的每一個(gè)儲(chǔ)能組件都包括組件電流感測(cè)子系統(tǒng),所述組件電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流經(jīng)所述儲(chǔ)能組件的電流的相應(yīng)組件電流信號(hào); 所述儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括系統(tǒng)電流感測(cè)子系統(tǒng),所述系統(tǒng)電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流動(dòng)在所述多個(gè)儲(chǔ)能組件與其他電路之間的電流的系統(tǒng)電流信號(hào);并且所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所述系統(tǒng)電流信號(hào)與所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的所選的一個(gè)儲(chǔ)能組件的組件電流信號(hào)之間的差異, 確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異的所述大小超過(guò)所述閾值則檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的每一個(gè)儲(chǔ)能組件還包括: 儲(chǔ)能器件;以及 最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器電氣耦合在所述儲(chǔ)能器件與所述儲(chǔ)能組件的輸出端口之間,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于使得所述儲(chǔ)能器件基本上工作在其最大功率點(diǎn)。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),每一個(gè)儲(chǔ)能器件具有低于維持電弧所需的最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),每一個(gè)儲(chǔ)能器件都具有小于或等于18伏的最大開(kāi)路額定電壓。
57.根據(jù)權(quán)利要求52所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),還包括短接開(kāi)關(guān),所述短接開(kāi)關(guān)跨所述儲(chǔ)能系統(tǒng)的正電源軌和負(fù)電源軌電氣耦合,所述短接開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
58.一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng),包括: 串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)儲(chǔ)能組件;以及 電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于:根據(jù)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的兩個(gè)不同儲(chǔ)能組件的電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)的并聯(lián)電弧。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),其中: 所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的每一個(gè)儲(chǔ)能組件都包括組件電流感測(cè)子系統(tǒng),所述組件電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流經(jīng)所述儲(chǔ)能組件的電流的相應(yīng)組件電流信號(hào);并且所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的兩個(gè)不同儲(chǔ)能組件的組件電流信號(hào)之間的差異, 確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異的所述大小超過(guò)所述閾值則檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧。
60.根據(jù)權(quán)利要求58所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),所述多個(gè)儲(chǔ)能組件中的每一個(gè)儲(chǔ)能組件還包括: 儲(chǔ)能器件;以及 最大功率點(diǎn)跟蹤變換器,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器電氣耦合在所述儲(chǔ)能器件與所述儲(chǔ)能組件的輸出端口之間,所述最大功率點(diǎn)跟蹤變換器適用于使得所述儲(chǔ)能器件基本上工作在其最大功率點(diǎn)。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),每一個(gè)儲(chǔ)能裝置都具有低于維持電弧所需的最小電壓的最大開(kāi)路額定電壓。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),每一個(gè)儲(chǔ)能器件都具有小于或等于18伏的最大開(kāi)路額定電壓。
63.根據(jù)權(quán)利要求58所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),還包括短接開(kāi)關(guān),所述短接開(kāi)關(guān)跨所述儲(chǔ)能系統(tǒng)的正電源軌和負(fù)電源軌電氣耦合,所述短接開(kāi)關(guān)適用于:響應(yīng)于所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧而閉合。
64.一種具有電弧檢測(cè)能力的儲(chǔ)能系統(tǒng),包括: 并聯(lián)電氣耦合的多個(gè)儲(chǔ)能串;以及 電弧檢測(cè)子系統(tǒng),所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)適用于:根據(jù)(a)流經(jīng)所有所述多個(gè)儲(chǔ)能串的電流之和與(b)流經(jīng)所述多個(gè)儲(chǔ)能串和其他電路間的電流之間的偏差來(lái)檢測(cè)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)的并聯(lián)電弧。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的儲(chǔ)能系統(tǒng),其中: 所述多個(gè)儲(chǔ)能串中的每一個(gè)儲(chǔ)能串包括: 串聯(lián)電氣耦合的多個(gè)儲(chǔ)能組件;以及 串電流感測(cè)子系統(tǒng),所述串電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流經(jīng)所述儲(chǔ)能串的輸出端口的電流的相應(yīng)串電流彳目號(hào); 所述儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括組合電流感測(cè)子系統(tǒng),所述組合電流感測(cè)子系統(tǒng)適用于:產(chǎn)生表示流動(dòng)在所述多個(gè)儲(chǔ)能串與其他電路間的電流的組合電流信號(hào);并且所述電弧檢測(cè)子系統(tǒng)還適用于: 確定所述組合電流信號(hào)與所有所述串電流信號(hào)的和之間的差異, 確定所述差異的大小是否超過(guò)閾值,以及 如果所述差異的所述大小超過(guò)所述閾值則檢測(cè)到所述并聯(lián)電弧。
【文檔編號(hào)】H02S50/10GK104253585SQ201410291373
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】A·J·斯特拉塔克斯, K·姚 申請(qǐng)人:沃爾泰拉半導(dǎo)體公司