CN103187205A - 一种反向阻断电流装置 - Google Patents

Abstract

一种反向阻断电流装置。光伏发电是利用太阳能一种重要方式，“热斑现象”是影响光伏组件寿命的不利因素，目前防止“热斑现象”的办法就是加装旁路二极管和阻断二极管。但阻断二极管的通流量为数十安培，耐压1000伏以上，这种二极管的正向压降约有1V，正常工作时自身有数十瓦的功率消耗，不仅降低了光伏发电的输出功率，而且发热量大，还得采取散热措施，这又提高了成本。本发明为一种反向阻断电流装置，作用类似二极管，反向阻断电流，正向电流导通，特点是载流量大，没有正向压降。解决了阻断二极管存在自身功率消耗大、发热量大的问题。

Description

一种反向阻断电流装置

技术领域

本发明为一种反向阻断电流装置，作用类似二极管，反向阻断电流，正向电流导通，特点是载流量大，没有正向压降，属于电子元器件技术领域。它用于光伏发电，阻断被遮挡的光伏组件上的反向电流，防止因出现“热斑现象”而损害光伏组件。

背景技术

光伏发电是利用太阳能一种重要方式，对保护环境、解决“能源危机”、实现可持续发展具有重大意义。

光伏组件是光电池这种光伏元件的集合体，是按一定形式串联、并联起来的光电池阵列。光伏发电实践中碰到了一些影响光电池寿命的不利因素，“热斑现象”就是其中之一。所谓“热斑现象”是指光伏组件在阳光照射下，由于组件的一部分受到云彩、树叶、建筑物等遮挡无法正常工作，不仅不能发电，反而成了吸收功率的“负载”，电流方向逆转，这样一来，被遮挡的部分的温升远大于未被遮挡部分，致使温度过高出现烧坏的暗斑即热斑，“热斑现象”不仅降低了发电输出功率，还有可能导致整个光伏组件损坏。

目前防止“热斑现象”的办法就是加装旁路二极管和阻断二极管，旁路二极管的作用是在被遮挡元件一侧提供电流通路，阻断二极管的作用是阻断被遮挡的串联元件上的反向电流，如图1所示那样，图1中，(1)为光电池，(2)为旁路二极管，(3)为阻断二极管。本发明只涉及阻断二极管，不涉及旁路二极管。

通常要求阻断二极管通流量为数十安培，耐压1000伏以上，这种二极管的正向压降约有1V，正常工作时自身有数十瓦的功率消耗，不仅降低了光伏发电的输出功率，而且发热量大，还得采取散热措施，这又提高了成本，对此技术人员甚感无奈。

发明内容

本发明为一种反向阻断电流装置，作用类似二极管，反向阻断电流，正向电流导通，特点是载流量大，没有正向压降。解决了阻断二极管存在自身功率消耗大、发热量大的问题。

本发明实质上是一款自动磁保持继电器，受到磁保持继电器原理的启示设计的，为方便叙述，下文把“反向阻断电流装置”简称为“自动继电器”。自动继电器触点设计成常开，接入电路后它自动检测有无反向电流，自动阻断反向电流。开机时由光伏发电输出的电压使自动继电器吸合，带动常开触点闭合，流过正向电流。由于触点的接触电阻极低，没有什么压降，吸合之后自动继电器的线包不再需要吸合电流，可视为自身没有功率消耗；当检测到有反向电流时，触点自动断开，阻断反向电流，起到阻断二极管的作用。

附图说明

图1是光伏元件加装旁路二极管和阻断二极管的示意图；

图2是光伏组件加装反向阻断电流装置的示意图，虚线框内的内容即是反向阻断电流装置的电路，其中L1是电压线包，匝数较多，线径较细；L2是电流线包，匝数较少，线径较粗。K1是继电器的触点，R是限流电阻，VD1作电压极性限定二极管，R_L是光伏发电的负载。

图3是自动继电器的结构示意图。

图中的各序号表示的含义为：

(1)光伏元件            (9)衔铁

(2)旁路二极管          (10)衔铁支点

(3)阻断二极管          (11)永久磁铁

(4)线包骨架            (12)轭铁

(5)铁芯                (13)静触点

(6)绝缘层              (14)动触点

(7)电流线包            (15)塑料推竿

(8)电压线包

具体实施方式

下面结合实施例来解释附图和说明本发明的发明所在。

图2是光伏组件加装自动继电器的示意图，虚线框内的内容即是自动继电器的电路，其中L1是电压线包，匝数较多，线径较细，VD1是电压极性限定二极管，R是限流电阻，这三个元件串联起来；L2是电流线包，匝数较少，线径较粗，K1是自动继电器的触点，设计为常开触点，将K1与电流线包L2串联；R_L是光伏发电的负载。电路具体连接的方式为：将电压线包L1的一端与二极管VD1的正极连接、VD1的负极连接限流电阻R的一端；电流线包L2的一端连接触点K1的一端，L2的另一端与L1的另一端相连，K1的另一端与电阻R的另一端相连。正常使用时，电压线包L1与电流线包L2的互连点接光伏发电的正极，K1与电阻R的互连点接光伏发电的负载R_L；如果接反，自动继电器不起作用，不能接通光伏发电的负载R_L，但不会损坏。

自动继电器未使用时，其触点K1是断开的。将自动继电器如图2正确接入之后，由光伏发电的输出提供空载电压，左端为正，右端为负(该空载电压较高，通常高于带负载时的输出电压10～100V，对继电器吸合有利)，电压线包L1、二极管VD1和限流电阻R这个串联支路及负载R_L流过正向激磁电流，自动继电器吸合，带动触点K1闭合；K1闭合后，负载R_L、触点K1与电流线包L2流过正向电流，同时并联了电压线包L1、二极管VD1和限流电阻R这个串联支路，由于电流线包L2的阻抗远小于电压线包L1的阻抗，流过电压线包L1的电流微小可忽略，可视为电流全部流经电流线包L2。此时主要由永久磁铁提供的磁力保持自动继电器继续吸合，流过电流线包L2的正向电流产生的磁场起辅助吸合作用，这就要求设计自动继电器时，要保证电压线包L1和电流线包L2流过正向电流时产生的磁场与永久磁铁的磁场方向一致，即合成磁力是增强的。这就是自动继电器起到二极管正向电流导通作用的道理。

如果因“热斑现象”出现了反向电流，这个反向电流流过电流线包L2，产生的磁场力反向，抵消永久磁铁的吸力，当这个反向电流达到某个值，就会完全抵消永久磁铁的吸力，使自动继电器释放，带动触点K1断开，这就是自动继电器起到二极管反向阻断电流作用的道理。由于有二极管VD1存在，反向电流不会流过电压线包L1。

如果反向电流消失，光伏组件正常发电，电压线包L1重新获得电压，产生激磁电流，自动继电器则再度吸合，如此循环不已。

图3是自动继电器的结构示意图，(4)是线包骨架，一般由塑料制成，电压线包(8)和电流线包(7)同绕在这个骨架上，两线包之间隔以绝缘层(6)，各个线包的引出端焊片省略未画，当然电压线包和电流线包亦可分别各自绕在一个骨架上；线包骨架(4)中心贯穿柱形铁芯(5)，轭铁(12)和铁芯(5)可采取铆接方式或其它方式固连，轭铁(12)与永久磁铁(11)可采取粘接方式固连，它们共同组成磁路。注意装配时，要保证电压线包L1和电流线包L2流过电流产生的磁场与永久磁铁的磁场方向一致，即磁力是增强的。

衔铁(9)在线包通过正向电流时被铁芯(5)吸附，由于衔铁支点(10)的存在产生角位移，带动塑料推竿(15)推动动触点(14)与静触点(13)接触闭合。

综上所述，本发明的特征是：

1，自动继电器具有电压线包L1和电流线包L2两个线包，电压线包L1与二极管VD1，限流电阻R依次串联组成一条支路；电流线包L2与触点K1串联组成另一条支路，这两条支路互相并联，在L1和L2流过正向电流时，产生的磁场方向与永久磁铁的磁场方向一致。

2，自动继电器的电压线包L1和电流线包L2可共同绕在一个骨架上，亦可分别绕在各自的骨架上，但要保证各线包产生的磁力都作用在衔铁上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施范例而已，并非对发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种反向阻断电流装置，实质上是一款自动磁保持继电器，其特征在于：它具有电压线包L1和电流线包L2两个线包，电压线包L1与二极管VD1，电阻R串联组成一条支路；电流线包L2与触点K1串联组成另一条支路，这两条支路互相并联，在L1和L2流过正向电流时，产生的磁场方向与永久磁铁的磁场方向一致。

2.如权利要求1所述的反向阻断电流装置，其特征在于：电压线包L1和电流线包L2可共同绕在一个骨架上，亦可分别绕在各自的骨架上。

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