[发明专利]故障检测方法、故障检测装置及使用该装置的发电系统

说明书

本发明涉及光电转换元件中的故障检测方法，故障检测装置及使用它的一个系统，更具体地，涉及不使用作为标准的光电转换元件的故障检测方法及装置，以及使用它的发电系统。

与使用矿物燃料产生CO₂等的散发引起的地球变热及由核发电厂事故及放射性废料引起的放射性污染相关联地，地球环境及能源问题急剧地成为头等重要的事情。在此情况下，使用入射光的太阳能电池作为光电转换元件被广泛地期待为一种取之不尽的清洁能源。使用这种太阳能电池的太阳能发电系统具有各种型号及规模，其范围从几个W到几千KW，例如具有设计为使用蓄电池能存储太阳能电池的发电能量的系统，及设计为使用DC-AC变流器将太阳能电池的能量输出提供给商用系统的系统。

图13表示作为本发明对比例的一个系统。在该太阳能发电系统中，太阳能电池组1是由四个并联的太阳能电池串11，12，13及14所组成，每个电池串是由多个串联的太阳能电池模件组成的。太阳能电池组1的输出输送到电力转换单元2，该单元包括一个控制单元，用于执行最大输出控制，及供电给负载3。在此情况下，负载3是一个电力系统(例如上述商用系统)。一种从太阳能电池提供电能给电力系统的系统被专称为系统互连系统，它是使用太阳能电池作为通用能源的最优系统形式之一。

通常，这种类型的太阳能发电系统包括各种保护单元，用于防止电击等。但是在开发检测太阳能电池模件中的故障方面还未作出许多努力。作为这样一种故障检测方法，使用了以下的传统方法。在该方法中，如使用了一种昂贵的日射强度计及功率检测单元来计算太阳能电池组的转换效率，并当转换效率低于标准值时确定出太阳能电池组的故障。

在上述传统的检测太阳能电池模件中故障的方法中，用于转换效率的标准值是固定的，但不能根据太阳能电池模件的安装地点的气候、安装状态等适当的调整。这就是，因为太阳能电池具有光谱或温度依赖性，转换效率会显著地变化。此外，尤其在非晶硅材料作成的太阳能电池中，光电转换元件本身经受着光致变质。这种变坏状态主要依赖于环境因素，如太阳能照射量及温度。因此在考虑这些因素，每个太阳能电池的特性等时，获得精确的标准值是非常困难的。

作为精确确定标准值的一个手段，仅能得到在安装地点设立测量点及在相应区域或安装地点检验发电特性的措施。但是，这需要巨大的开支及时间。为了解决这个问题，可与太阳能电池组无关地设立标准模件。但是，安装一个不用于发电的太阳能电池是不合理的。此外，如果由于系统故障等的影响使标准模件损坏，则不会留下能获得精确标准值的装置。此外，在用于发电的太阳能电池组及用作标准值的模件之间会产生测量误差。

在上述方法中，是基于标准值确定整个太阳能电池组是否有故障。因此，即使确定出故障，需要麻烦的操作来发现太阳能电池组中的特定故障部分。为此理由，将需费很多时间及劳力来修理太阳能电池组或更换模件。

本发明是考虑上述情况作出的，其目的在于提供一种故障检测方法，一种故障检测装置，及使用它的发电系统，它能精确地检测太阳能电池组中的故障，而不管其安装位置如何，并发出故障的警告。

为了达到上述目的，根据本发明提出了一种故障检测方法，它包括：检测不小于两个光电参数相互比较的步骤，将检测到的参数相互比较的步骤，及根据比较结果在所述光电转换元件中检测出故障部分的步骤。

此外，提供了一种故障检测装置，它包括：不小于两个光电转换元件；电参数检测装置，用于检测所述各光电转换元件中的电参数；及比较装置，用以相互比较检测到的电参数及根据比较结果检测出故障。

再者，还提供了一种发电系统，它包括至少两个光电转换元件；电力转换装置，用以转换来自所述光电转换元件的电力及与所述电力转换装置相连接的负载，该系统还包括：比较装置，用于通过电参数检测装置检测所述光电转换元件中的电参数，及相互比较这些检测到的值，由此检测出故障。

根据本发明，电参数例如为电流值，利用作为电流检测装置的电流传感器在系统工作时来检测太阳能电池组中的太阳能电池串或分组中的电流。如果任何太阳能电池串或分组作为光电转换元件具有相对低的输出，则可确定为故障，并产生出警告或类似信号。此外，将上述电参数的偏差率相互进行比较。如果任何太阳能电池，太阳脂电池串或分组呈现相对大的偏差率，则可确定出故障，并产生出警告或类似信号。这种确定是利用部分太阳能电池组进行的，利用相互比较电参数可对每个安装地点确定出精确标准值。因此，可精确地检测出太阳能电池，太阳能电池串或分组中的故障部分。