CN101894873A - 一种具有故障检测装置的光伏阵列组件 - Google Patents

一种具有故障检测装置的光伏阵列组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有故障检测装置的光伏阵列组件，所述的具有故障检测装置的光伏阵列组件包括旁路二极管组、故障检测装置、蓄电池和至少一块光伏组件，所述的光伏组件与蓄电池串联连接在一起；所述的旁路二极管组与一个二极管串接，该旁路二极管组与一个二极管串接所组成的电路与所述光伏组件并联连接，所述的故障检测装置与所述的旁路二极管组并联连接。本发明通过检测与光伏组件并接的旁路二极管组上是否有电流流过，来快速判断光伏组件是否处于故障状态，并且通过与光伏组件连接的故障检测装置使人们能够方便快速地感知。

Description

一种具有故障检测装置的光伏阵列组件
技术领域
本发明涉及一种光伏阵列组件，特别涉及一种具有故障检测装置的光伏阵列组件。
背景技术
根据光电转换原理制成的太阳能电池，其输出电压和电流均受到限制。实际使用时，必须要把许多太阳能电池先进行串联形成光伏组件，然后再对光伏组件进行串、并联形成光伏阵列。
在工作中，不能保证构成光伏阵列的每一块光伏组件不出现故障，光伏组件出现故障的物理表现就是该组件中的工作电流明显减小。而电流是“看不见”的，所以光伏阵列故障组件的定位检测一直困扰着光伏电站的正常运行，
目前一般采用热像仪来观察光伏阵列表面的温度场，对于故障组件，因为其工作电流与周围组件不同，因此必然产生不同的焦耳热，从而导致其温度不同于周围的光伏组件。现有检测技术注意到故障组件上的电流不同于正常光伏组件上的电流，根据不同电流必然形成不同焦耳热，而焦耳热最终在材料温度上体现出来的事实，用热像仪来观察光伏阵列表面的温度场，以此对故障组件进行检测并定位。这种检测技术存在下述缺点：
1.这种检测方法有明显的时间延迟。从电流形成的焦耳热到焦耳热致使组件温度发生改变需要一定的时间，因为对故障组件的定位是通过对热像图的观察来实现的，因此这种检测技术的时效性差。
2.对装有旁路二极管的光伏组件来说，即使出现故障，它的通流能力下降不多，因此从出现焦耳热到形成温度变化的时间更长，亦即时效性更差。
3.热像仪成本高。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术及产品的缺点，而提供一种具有故障检测装置的光伏阵列组件；该光伏阵列组件通过检测与光伏组件并接的旁路二极管组上是否有电流流过，来快速判断光伏组件是否处于故障状态，并且通过与光伏组件连接的故障检测装置使人们能够方便快速地感知。
为实现上述目的，本发明提供一种具有故障检测装置的光伏阵列组件，所述的具有故障检测装置的光伏阵列组件包括旁路二极管组、故障检测装置、蓄电池和至少一块光伏组件，所述的光伏组件与蓄电池串联连接在一起；所述的旁路二极管组与一个二极管串接，该旁路二极管组与一个二极管串接所组成的电路与所述光伏组件并联连接，所述的故障检测装置与所述的旁路二极管组并联连接。
进一步的，所述的旁路二极管组包括至少一个二极管。
进一步的，所述的故障检测装置包括电压型继电器、外置电源、光报警器、保护电阻和声报警器；所述的电压型继电器、外置电源、光报警器和保护电阻依次串联连接在一起，所述的电压型继电器与所述的旁路二极管组并联连接，所述声报警器与所述光报警器、保护电阻串接的电路并联连接。
进一步的，所述声报警器的并联支路上还串接有至少一个二极管。
进一步的，所述的多个光伏组件通过串联和/或并联连接在一起形成光伏阵列组件。
进一步的，所述光报警器是LED指示灯。
进一步的，所述声报警器是蜂鸣器。
本发明的工作原理是：
所述故障检测装置中电压型继电器的触发端并接在光伏组件的旁路二极管组两端，二极管组中二极管的个数与继电器的触发电压相匹配。
当旁路二极管组中无电流流过时，故障检测装置中电压型继电器的吸合端处于“常开”状态；当旁路二极管组中有电流流过时，故障检测装置中电压型继电器的吸合端“闭合”，故障检测装置电路工作，所述故障检测装置电路的工作电源与所述光伏阵列组件电路相互隔断。
当各串联光伏组件均处在正常工作状态时，旁路二极管组中没有电流流过，因此旁路二极管组无法建立起P-N结端电压，电压型继电器没有吸合动作，故障检测装置也就无法工作；当光伏阵列组件中某光伏组件出现故障时，该光伏组件的旁路二极管组中就有电流流过，P-N结端电压就被建立起来，同时触发电压型继电器启动吸合动作，故障检测装置开始工作。维修更换损坏的光伏组件后，此时旁路二极管组中无电流流过，P-N结端电压消失，电压型继电器因为没有足够的工作电压而停止工作，吸合端又返回“常开”状态，故障检测装置停止工作。
当故障检测装置工作时，故障检测装置中所设置的光报警器LED指示灯明亮，同时声报警器发出声音，表明该故障检测装置所对应的光伏组件处在故障状态之中；当故障检测装置不工作时，表明该故障检测装置所对应的光伏组件处在正常工作状态之中。
本发明具有如下积极有益的效果：
1、直接对光伏阵列组件中的电流进行检测，而不是检测其焦耳热所形成的温度变化，这就少了焦耳热形成温度变化的等待时间，因此可以对故障组件实施在线快速检测，时效性好。
2、通过检测与光伏组件并联连接的旁路二极管组中的电流，一旦有电流流经旁路二极管组，与其对应的故障检测装置就会立即动作，反应迅速。
3、光报警器与光伏组件一一对应。可对报警器进行编号或编码，使之与光伏组件在阵列中的位置相对应，当某个报警器工作时，就能“按图索骥”地找到相应的光伏组件，定位快速、准确，并且通过声报警器使人们能够方便快速地感知。
4、该装置的应用可使光伏组件的故障状态得到及时准确的确认，从而从根本上预防了由于长时间故障工作而造成的光伏组件物理性损伤问题的发生。
5、本发明使用的是常用的电子元器件，成本比热像仪低廉且使用寿命长。
附图说明
图1为本发明为实施例1的整体连接结构示意图。
图2为本发明为实施例2的整体连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
实施例1：
如图1所示，一种具有故障检测装置的光伏阵列组件，所述的具有故障检测装置的光伏阵列组件包括一个旁路二极管组3、一个故障检测装置4、一个蓄电池1和一块光伏组件2，所述的光伏组件2与蓄电池1串联连接在一起；所述的旁路二极管组3与一个二极管5串接，该旁路二极管组3与一个二极管5串接所组成的电路与所述光伏组件2并联连接，所述的故障检测装置4与所述的旁路二极管组3并联连接。
所述的旁路二极管组3包括四个二极管6。
所述的故障检测装置4包括电压型继电器7、外置电源8、光报警器9、保护电阻10和声报警器11，所述光报警器9是LED指示灯，所述声报警器11是蜂鸣器；所述的电压型继电器7、外置电源8、光报警器9和保护电阻10依次串联连接在一起，所述的电压型继电器7与所述的旁路二极管组3并联连接，所述声报警器11与所述光报警器9、保护电阻10串接的电路并联连接，所述声报警器11的并联支路上还串接有一个二极管12。
实施例2：
如图2所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述的具有故障检测装置的光伏阵列组件包括四组旁路二极管组3、四个故障检测装置4、一个蓄电池1和四块光伏组件2，所述的四块光伏组件2串接在一起且与蓄电池1串联连接在一起；所述的旁路二极管组3与一个二极管串接5，该旁路二极管组3与一个二极管5串接所组成的电路再分别与所述光伏组件2并联连接，所述的故障检测装置4分别与所述的旁路二极管组3并联连接，所述的每组旁路二极管组3包括四个二极管6。
所述的每一个故障检测装置4包括电压型继电器7、外置电源8、光报警器9、保护电阻10和声报警器11，本实施例中所述的四个故障检测装置4采用共用一个外置电源8和声报警器11的设置方式；所述光报警器9是LED指示灯，所述声报警器11是蜂鸣器；所述的电压型继电器7、光报警器9、保护电阻10分别和外置电源8串联连接在一起，所述的电压型继电器7与所述的旁路二极管组3并联连接，所述声报警器11分别与所述光报警器9、保护电阻10串接的电路并联连接，所述声报警器11的每一条并联支路上均分别串接有一个二极管12。
本实施例中的光伏阵列组件由四块相同的光伏组件2串联连接为蓄电池1充电。所述故障检测装置4中电压型继电器7的触发端并接在光伏组件2的旁路二极管组3两端，旁路二极管组3中二极管6的个数与所述电压型继电器7的触发电压相匹配，本实施例中所述的旁路二极管组3采用四个二极管6。
当四块光伏组件2处于相同的光照条件下时，与之分别并接的旁路二极管组3上没有电流流过，电压型继电器7的吸合端处于“常开”状态，故障故障检测装置4不工作。
当四块光伏组件2中有光伏组件的光照异于其它光伏组件所受到的光照时，此时与该光伏组件2并接的旁路二极管组3上有分流电流，旁路二极管组3两端产生2.8伏左右的电压，此电压为电压型继电器7提供了工作电压，电压型继电器7闭合故障检测装置4工作，声报警器11通过声信号提示故障的出现，光报警器9为LED指示灯通过光信号提示故障组件的具体位置，从而达到了对故障组件检测指示的目的。
在维修更换该损坏的光伏组件2后，此时该光伏组件所对应的旁路二极管组3中无电流流过，P-N结端电压消失，电压型继电器7因为没有足够的工作电压，吸合端又返回“常开”状态，故障检测装置4停止工作。
综上所述，本发明所述的实施方式仅提供一种最佳的实施方式，本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明所揭示的内容而作各种不背离本发明创作精神的替换及修饰；因此，本发明的保护范围不限于实施例所揭示的技术内容，故凡依本发明的形状、构造及原理所做的等效变化，均涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有故障检测装置的光伏阵列组件，其特征在于：所述的具有故障检测装置的光伏阵列组件包括旁路二极管组、故障检测装置、蓄电池和至少一块光伏组件，所述的光伏组件与蓄电池串联连接在一起；所述的旁路二极管组与一个二极管串接，该旁路二极管组与一个二极管串接所组成的电路与所述光伏组件并联连接，所述的故障检测装置与所述的旁路二极管组并联连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有故障检测装置的光伏阵列组件，其特征在于：所述的旁路二极管组包括至少一个二极管。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有故障检测装置的光伏阵列组件，其特征在于：所述的故障检测装置包括电压型继电器、外置电源、光报警器、保护电阻和声报警器；所述的电压型继电器、外置电源、光报警器和保护电阻依次串联连接在一起，所述的电压型继电器与所述的旁路二极管组并联连接，所述声报警器与所述光报警器、保护电阻串接的电路并联连接。
4.根据权利要求3所述的一种具有故障检测装置的光伏阵列组件，其特征在于：所述声报警器的并联支路上还串接有至少一个二极管。
5.根据权利要求4所述的一种具有故障检测装置的光伏阵列组件，其特征在于：所述的多个光伏组件通过串联和/或并联连接在一起形成光伏阵列组件。
6.根据权利要求5所述的一种具有故障检测装置的光伏阵列组件，其特征在于：所述光报警器是LED指示灯。
7.根据权利要求6所述的一种具有故障检测装置的光伏阵列组件，其特征在于：所述声报警器是蜂鸣器。
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