[发明专利]用于光伏能量生成系统的快速关闭固态电路

说明书

一种用于执行光伏发电系统的快速关闭的固态电路，包括一对高压功率晶体管，该对高压功率晶体管连接在光伏阵列和一对高压线路之间，该对高压线路用于把所述光伏阵列产生的电力提供给DC至AC逆变器。固态电路还包括控制电路，被配置成当所述光伏发电系统在正常状况下运行时，所述控制电路使所述一对高压功率晶体管维持在导通状态，使得由所述光伏阵列产生的电力能够通过所述一对高压线路发送给所述DC至AC逆变器。所述控制电路还被配置成当接收到快速关闭命令时，所述控制电路使所述一对高压功率晶体管截止，从而使所述光伏阵列与所述一对电力线路断开电连接。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年4月8日提交的美国专利申请No.14/681,705的优先权，该美国专利申请要求2015年2月27日提交的美国临时申请No.62/126,102、2014年12月29日提交的美国临时申请No.62,097,195、以及2014年12月29日提交的美国临时申请No.62/097,224的权益，这些申请的公开内容出于所有目的通过引用而全部包含于此。

技术领域

本发明涉及光伏能量生成系统，更具体地说，涉及用于快速关闭光伏面板(太阳能面板)、一串光伏面板或光伏面板阵列的电力流出。

背景技术

响应于美国和其它地区对住宅和商业太阳能的增加的市场接受度，为了解决消防员和其它第一响应者的安全问题(他们可能必须上到家庭或其它结构的具有正在主动发电的光伏面板的屋顶)，国家电力法规修正案690.12现在要求所谓的“快速关闭功能”，其使得系统在几秒内变得无害。具体地说，该法规修正案要求控制具体导体的快速关闭功能如下：(1)要求受控的导体应当仅向光伏系统施加建筑物内大于5英尺的导体或者距离光伏阵列10英尺；(2)受控的导体应当被限制为在关闭10秒内不超过30伏特和240伏安；(3)应当在任意两个导体之间以及在任意导体和地之间测量电压和功率；(4)快速关闭方法应当被标示为：装备有快速关闭的光伏系统(红色背景上的白色、大写、反射性字母)；以及执行快速关闭的设备应当被列出和标识。2014 NEC 690.12。

在住宅系统中，该法规要求的效果是系统安装者/操作者必须提供一种机制，通过该机制，把光伏(PV)阵列产生的电力供应给逆变器的导线(此后称为“电力线路”)与PV阵列断开连接，使得电力线不存在电冲击的危险。

通常，逆变器将包含阻止PV阵列产生的电力流到逆变器的DC电力关闭开关。但是，一些辖区要求在正/负PV电力线(在PV阵列和逆变器之间延伸的)和逆变器之间的单独的DC关闭开关，在紧急情况下，该DC关闭开关能够被关闭。这种关闭可以位于逆变器附近单独的盒子中。在另一种辖区中，单独的关闭不是必须的，因为第一响应者可以简单地把AC电表从电表插槽中拔出，或者把断路器开关布置在电表插槽处或电表插槽附近，使得没有电力能够流入到系统中，从而还关闭任何PV系统逆变器。尽管这些现有的关闭机制关闭逆变器或者使逆变器和面板之间的电路断路，但是仍然存在快速切断来自阵列的电力(所谓的快速关闭)的需要，以及在某些情况下，存在把保留在正/负PV电力线上的任何残留电荷放电到安全水平的需要。

存在现有的快速关闭功能的实现，但是它们受到各种限制，这些限制使得它们不是期望的。例如，在某些情况下，电控开关(例如DC接触器或继电器)被用来实现快速关闭，但是，这些装置相对昂贵、尺寸巨大，并且容易出现故障，从而使得它们对于大规模应用(特别是在目标是减小每瓦特成本以便对于基于石油的能量具有竞争力的工业中)不具有吸引力。

发明内容