[发明专利]用于接地故障探测和中断的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于将太阳能转换为电能的设备和方法，并且更具体地涉及用于可靠地探测不安全接地故障状况和在探测到不安全接地故障状况时中断该能量转换系统的操作的设备和方法。

背景技术

使用光伏(PV)系统将光能转变为电能已为人所知很长一段时间了，并且该光伏能量转换系统越来越多地实施于居住、商业和工业应用中。迅速探测不期望的到地的DC电流的分流，也称作接地故障，对于实施该系统来说是强制性的，因为接地故障潜在地存在危险状况，包括火灾危险。因此，为安全原因，光伏能量转换系统必需迅速探测接地故障状况并在合适的时候自动中断操作。

除其它部件外，光伏系统典型地包括生成DC功率的光伏阵列和将DC功率转换为AC功率(例如单向或三相功率)的逆变器。在该系统中，典型地采用接地故障探测器和中断器(GFDI)来探测在PV阵列和地之间流动的DC电流。接地故障探测器和中断器中使用的一些部件不能被证明是高统一性(integrity)部件，这意味着用于接地故障探测器和中断器中的这些部件的可靠性不能保证在可接受的水平。因为接地故障探测器和中断器对于PV能量转换系统的安全操作通常很关键，所以必需采取措施来确保接地故障探测器和中断器在所有时间都正确操作。因此，需要设备和方法来连续确保接地故障探测器和中断器正确操作。

发明内容

以下总括图示中所示的本发明的范例实施例。在具体实施方式部分更充分地描述了这些和其它实施例。然而，应当理解，其不是意在将本发明限制于发明内容部分或具体实施方式部分中描述的形式。本领域技术人员能够认识到存在落入如权利要求所表述的本发明的精神和范围内的许多变形、等同和替代结构。

在一个实施例中，本发明的特征在于一种光伏能量转换系统，包括适于耦接至光伏阵列的第一和第二干线的第一和第二输入端。在此实施例中，逆变器配置为将来自光伏阵列的DC功率转换为AC功率。接地故障探测器和中断器耦接至第一和第二干线以及逆变器，其配置为探测PV阵列中的接地故障状况并在一旦探测到该状况时将PV阵列与光伏能量转换系统的其余部分去耦接。已知信号(例如具有可识别的签名的信号)耦接至接地故障探测器和中断器的输入端，然后在接地故障探测器和中断器的输出端被感测。如果在接地故障探测器和中断器的输出端未感测到已知信号，则表明接地故障探测器和中断器操作不正常，且PV阵列将会被与PV能量转换系统中的其余部件去耦接，由此中断操作。

在另一实施例中，发明的特征在于确保接地故障探测器和中断器正常操作的方法。此实施例中的发明包括：将已知信号引入到接地故障探测器和中断器的输入端中；感测在接地故障探测器和中断器的输出端是否存在已知信号；以及依赖于在接地故障探测器和中断器的输出端是否存在已知信号来进行分支。如果存在已知信号，则滤除已知信号，并将滤波的信号传输至逆变器，但如果不存在已知信号，则将PV阵列与PV能量转换系统中的其余部件去耦接，并发出接地故障探测器和中断器操作不正常的警报。

在另一实施例中，本发明的特征在于在探测到需要中断系统的接地故障状况时，将双极光伏阵列与光伏能量转换系统的其余部分安全并有效地去耦接的方法。

如先前所述，上述实施例和实施仅用于示例目的。本领域技术人员根据以下描述和权利要求，可以容易地认识到本发明的许多其它实施例、实施、和细节。

附图说明

结合附图并参照以下具体实施方式和所附的权利要求，本发明的各种目的和优点以及更完全的认识是明显的并且更容易被接受，其中：

图1是描绘包括接地故障探测器和中断器的光伏能量转换系统的范例实施例的框图；

图2是描绘参照图1描述的接地故障探测器和中断器的范例实施例的框图；

图3是描绘参照图1描述的接地故障探测器和中断器的另一范例实施例的框图；

图4是描绘参照图1描述的接地故障探测器和中断器的另一范例实施例的框图；

图5是描绘参照图1描述的接地故障探测器和中断器的另一范例实施例的框图；

图6是描绘可以结合参照图1-5讨论的实施例来实现的范例方法的流程图；

图7是描绘参照图1描述的系统的部分的范例实施例的图示；

图8是描绘可以结合参照图1-7讨论的实施例来实现的范例方法的流程图。

具体实施方式