[发明专利]用于管理和控制光伏板的系统

说明书

技术领域

本申请涉及光伏板群组的管理。

背景技术

传统的光伏板(photovoltaic panel)包括若干个并联/串联的光伏电池，并且在标称光照条件下，传统的光伏板在其端子处产生大约40伏的直流电压。在最小的设备中，将大约10个面板进行串联以产生大约400伏的直流电压，这个直流电压可以通过换流器(inverter)而获得了良好的输出以将所产生的能量传输给网络。

面板的串联连接的一个益处在于，连接器技术简化为每个面板两个连接端子，加上一个接地端子，这样便于安装。因此，面板装备有标准化的接线盒(包括必要的端子)。

虽然如此，串行连接会具有许多问题。

一串串行面板所产生的电流是由最弱环节(即：产生电流最弱的面板)来确定的。这个面板可能是位于阴影中的面板。在这样的情况下，有必要建立一个路径以使得该面板短路，从而使得在正常条件下工作的面板可以产生它们的标称电流。为此，在电流的方向上(通常是相对于面板所产生的电压而言，二极管的阻断方向)，面板装备有连接在面板的端子之间的所谓“旁路”二极管。当面板不再产生任何电压时，该串的电流穿过其旁路二极管。

然而，当面板的一部分位于阴影中时，其所产生的电压低于其标称电压，但足以避免激活旁路二极管。

为了更加智能地对这种情况进行管理，如专利US7602080中所述的，为每个光伏板配备控制模块，该控制模块由面板进行供电。

图1示意性地示出了与面板12相关联的本地控制模块(LCU)10，如上述专利中所描述的。LCU控制模块通过两个连接端子A1和A2连接到面板12，端子A1连接到面板的“+”端，并且端子A2连接到面板的“-”端。模块包括两个端子B1和B2，以便通过单个导线13将模块串联到相应的模块。旁路二极管D1的阴极连接到端子B1，并且旁路二极管的阳极连接到端子B2。因此，导线13中的串行电流的方向是从端子B2朝向端子B1。由电路14控制的开关S连接在端子A1和端子B1之间。电容器C1连接在端子A1和A2之间。

控制电路14由在端子A1和端子A2之间的面板12供电。控制电路14通过COM链接与换流器处的共享中央控制单元进行通信。为了避免增加面板之间的连接数量，这个链接可以通过串行链接导线上的载波电流或者通过无线通信来实现。

这种管理系统的目的是为了在切换模式中，对与受到低光照的面板相关联的模块进行控制，以使能量传递最优化。

如所示出的，LCU控制模块是由相关联的面板12来供电的。如果面板的电力生产不足，那么该模块不再工作。在这种情况下，该模块不能与中央控制单元进行通信，特别是，不能指示出面板的永久性的或临时性的不工作状态。

前面提到的专利中所描述的系统使用了模块和中央控制单元之间的复杂通信装置。每个模块必须通过载波电流或无线通信的方式来并入微控制器和调制解调器。对于只希望整合某些基本功能的底层设备而言，这些装置过于昂贵。

在装配期间，光伏板群组有触电的风险。事实上，受光照的面板(甚至是未连接的受光照面板)也开始产生电。由于面板是串行连接的，所安装的面板的末端端子之间的电势差会增加，当连接最后的面板时，电势差达到了约400V。

在现有的群组中，很难对串行链接导线中意外中断的位置进行定位。事实上，串行导线的中断消除了其中的电流。面板的所有单元在同一时间内消除电流，使得模块(即便是智能模块)不能在其层次上确定中断已经发生，以便指示该事实。

发明内容

因此，期望能够对光伏板的本地控制模块进行供电，即便是在面板不产生电力的情况下，而不使用除了面板的串行链接导线之外的链接。

为此，提供了一种用于对光伏板进行本地控制的模块，包括：用于通过单个导线将其与相应的模块串行连接的第一和第二端子，以及用于从单个导线内流动的电流向模块供应电力的装置。

用于一组这种类型模块的中央控制单元的一个实施例包括：用于测量单个导线内流动的电流的传感器，以及用于在经测量的电流低于阈值时将电流注入单个导线以对模块进行充足供电的装置。

还期望模块具有最小的智能等级，特别是，对限制触电风险的安全设备进行控制，而不提供复杂的通信装置。