CN107346895A - 光伏模块以及包括该光伏模块的光伏系统 - Google Patents

光伏模块以及包括该光伏模块的光伏系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光伏模块以及包括该光伏模块的光伏系统。根据实施方式，所述光伏模块包括：太阳能电池模块，其包括多个太阳能电池；以及接线盒，其附接至太阳能电池模块的后表面，其中，所述接线盒包括用来储存来自太阳能电池模块的直流DC电力的电容器单元以及关断单元，该关断单元被设置在电容器单元的前端，并且当来自太阳能电池模块的DC电力在允许范围之外时，该关断单元进行操作以消耗储存在电容器单元中的DC电力并暂时中断电力输出。因此，当供应允许范围之外的DC电力时，可在消耗储存在电容器中的DC电力的同时快速地中断电力输出。

Description

光伏模块以及包括该光伏模块的光伏系统
技术领域
本发明涉及光伏模块以及包括该光伏模块的光伏系统，更具体地讲，涉及一种当供应允许范围之外的DC电力时能够在消耗储存在电容器单元中的DC电力的同时快速地中断电力输出的光伏模块。
背景技术
近来，随着诸如石油或煤的现有能源耗尽，对替代能源的关注正在增加。在这些替代能源当中，使用半导体器件将太阳能直接转换为电能的太阳能电池正受到关注。
光伏模块意指用于太阳能发电的太阳能电池被串联或并联连接。
当使用从多个光伏模块输出的DC电力来实现光伏系统时，在异常操作的情况下需要快速关断以保护系统。
发明内容
因此，鉴于上述问题而做出本发明，本发明的目的在于提供一种当在允许范围之外供应DC电力时能够在消耗储存在电容器单元中的DC电力的同时快速地停止电力输出的太阳能模块。
根据本发明的一方面，以上和其它目的可通过提供一种光伏模块来实现，该光伏模包括：太阳能电池模块，其包括多个太阳能电池；以及接线盒，其附接至太阳能电池模块的后表面，其中，所述接线盒包括用来储存来自太阳能电池模块的直流(DC)电力的电容器单元以及关断单元，该关断单元被设置在电容器单元的前端，并且当来自太阳能电池模块的DC电力在允许范围之外时进行操作以消耗储存在电容器单元中的DC电力并暂时中断电力输出。
根据本发明的另一方面，提供了一种光伏模块，该光伏模块包括：太阳能电池模块，其包括多个太阳能电池；以及接线盒，其附接至太阳能电池模块的后表面，其中，所述接线盒包括用来储存来自太阳能电池模块的直流(DC)电力的电容器单元以及关断单元，该关断单元进行操作以当来自太阳能电池模块的DC电力在允许范围内时旁路并输出来自太阳能电池模块的DC电力，当来自太阳能电池模块的DC电力在允许范围之外时中断从太阳能电池模块输出的DC电力并消耗储存在电容器单元中的DC电力。
根据本发明的另一方面，提供了一种光伏系统，该光伏系统包括：多个光伏模块，其转换来自太阳能电池模块的直流(DC)电力并输出所转换的DC电力；以及串式逆变器，其将从所述多个光伏模块输出的DC电力转换为交流(AC)电力，其中，所述多个光伏模块中的每一个包括：太阳能电池模块，其包括多个太阳能电池；以及电容器单元，其储存来自太阳能电池模块的DC电力，其中，所述光伏模块中的至少一个还包括关断单元，该关断单元被设置在电容器单元的前端，并且当来自太阳能电池模块的DC电力在允许范围之外时进行操作以消耗储存在电容器单元中的DC电力并暂时中断电力输出。
附图说明
从以下结合附图进行的详细描述，本发明的以上和其它目的、特征和其它优点将更清楚地理解，附图中：
图1是示出根据本发明的实施方式的光伏系统的示图；
图2是示出图1的太阳能模块中的关断单元的示例的示图；
图3是示出图2的关断单元的操作的参考图；
图4是示出用于与图1的光伏系统进行比较的光伏系统的示图；
图5是示出图4的光伏系统的操作的参考图；
图6示出图1的光伏模块中的接线盒内部的示例性电路图；
图7A至图7C是示出图1的光伏模块中的关断单元的另一示例的示图；
图8是示出根据本发明的另一实施方式的光伏系统的示图；
图9是根据本发明的实施方式的光伏模块的正视图；
图10是图9的光伏模块的后视图；以及
图11是图9的太阳能电池模块的分解立体图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的优选实施方式，其示例示出于附图中。只要可能，贯穿附图将使用相同的标号来指代相同或相似的部分。
如本文所使用的，后缀“模块”和“单元”被增加或互换地使用以方便准备本说明书，并非旨在暗示不同的含义或功能。因此，术语“模块”和“单元”可互换地使用。
图1是示出根据本发明的实施方式的光伏系统的示图。
参照图1，根据实施方式的光伏系统10可包括多个光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn以及串式逆变器80。
多个光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn可被分成多个串。
在图中，一些光伏模块50a1至50an在第一串中串联连接，一些其它光伏模块50b1至50bn在第二串中串联连接，其它光伏模块50c1至50cn在第三串中串联连接。
各个太阳能模块可输出30V至40V的直流(DC)电力。当10至12个光伏模块构成一个串时，约300V至480V的电压被供应至串式逆变器80。
串式逆变器80可接收几百伏特的电压，将其转换为交流(AC)电力，并输出该AC电力。
例如，串式逆变器80可包括全桥逆变器。即，上臂开关元件Sa、Sb串联连接至下臂开关元件S'a，S'b以形成一对，因此两对上臂和下臂开关元件并联连接(Sa&S'a、Sb&S'b)。开关元件Sa、S'a、Sb、S'b中的每一个与二极管反向并联连接。
优选地，从串式逆变器80输出的AC电力具有与电网的AC频率相同的频率(大约60Hz或50Hz)。
根据各个国家的标准，当施加允许范围之外的高电压时，应该立即关断装置以确保设备的稳定。
根据某些国家标准，装置的输出电压应该在10秒内降低至小于30V。
因此，本发明提出，当在包括多个光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn以及串式逆变器80的光伏系统10中生成允许范围之外的高电压时，应该立即关断系统。
更具体地讲，根据本发明的实施方式，在包括多个光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn以及串式逆变器80的太阳能系统10中，关断单元570被设置在光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn的至少一部分中，并且当光伏模块中生成允许范围之外的电压时，关断单元570将暂时中断电力输出。
具体地讲，当来自光伏模块中的太阳能电池模块的DC电力在允许范围之外时，关断单元570(参见图6)可进行操作以消耗储存在电容器单元(图6中的520)中的DC电力，并且暂时中断电力输出。因此，当供应允许范围之外的DC电力时，可在消耗储存在电容器单元(图6中的520)中的DC电力的同时快速地中断电力输出。
具体地讲，与在串式逆变器80中执行关断时相比，可在消耗储存在电容器单元(图6中的520)中的DC电力的同时更快速地中断电力输出。因此，可改进整个光伏系统10的稳定性。
在图中，关断单元570a1至570an、570b1至570bn和570c1至570cn被示出为被设置在光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn的接线盒200a1至200an、200b1至200bn和200c1至200cn中。
因此，对多个光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn的接线盒200a1至200an、200b1至200bn和200c1至200cn中的每一个执行关断，因此，可改进整个光伏系统10的稳定性以及光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn的稳定性。
根据另一实施方式，光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn包括：太阳能电池模块100，其具有多个太阳能电池；以及接线盒(图6中的200)，其附接至太阳能电池模块100的后表面。接线盒包括：电容器单元(图6中的520)，其用于储存来自太阳能电池模块的DC电力；以及关断单元570，其进行操作以在来自太阳能电池模块100的DC电力在允许范围内时旁路并输出来自太阳能电池模块100的DC电力，当来自太阳能电池模块100的DC电力在允许范围之外时中断从太阳能电池模块100输出的DC电力并消耗储存在电容器单元(图6中的520)中的DC电力。因此，当供应允许范围之外的DC电力时，可在消耗储存在电容器单元(图6中的520)中的DC电力的同时快速地中断电力输出。
具体地讲，当电流检测器所检测的检测电流的信号电平低于使第二开关元件导通的电平时，关断单元570旁路并输出来自太阳能电池模块的DC电力。当检测器所检测的检测电流的信号电平等于或高于使第二开关元件导通的电平时，关断单元570进行操作以消耗储存在电容器单元(图6中的520)中的DC电力，同时中断从太阳能电池模块输出的DC电力。由此，当供应允许范围之外的DC电力时，可在消耗储存在电容器单元(图6中的520)中的DC电力的同时快速地中断电力输出。
图2是示出图1的太阳能模块中的关断单元的示例的示图，图3是示出图2的关断单元的操作的参考图。
图2的(a)示出关断单元570的电路。
参照图2的(a)，关断单元570可包括第一开关元件stt1、用于检测流过第一开关元件stt1的电流Ix的电流检测器574以及并联连接至第一开关元件stt1的电阻器Ra和第二开关元件stt2。
电流检测器574可检测流过第一开关元件stt1的电流Ix并输出与所检测的电流Ix对应的检测信号Idt。
第二开关元件stt2可基于电流检测器574所检测的检测信号Idt来导通或截止。
例如，当检测信号Idt的电平等于或高于使第二开关元件stt2导通的电平时，第二开关元件stt2可导通。
使第二开关元件stt2导通的电平可以是与上述太阳能电池模块50的DC电力电平的允许范围对应的值。
响应于该电平，优选的是匹配图中的电阻器Rb的电阻值。
由于第二开关元件stt2如上所述基于电流检测器574所检测的信号自动地导通或截止，所以可自动地执行关断，因此可改进光伏模块50的稳定性。
图2的(b)示出当在关断单元570的第一开关元件stt1导通的情况下第二开关元件stt2截止时，电流路径形成为Path1，并且输入DC电力被旁路并输出。
图2的(b)还示出当在第一开关元件stt1导通的情况下第二开关元件stt2导通时，电流路径形成为Path2，并且电阻器Ra导通，输入DC电力被消耗。即，可快速地消耗储存在电容器单元(图6中的520)中的DC电力。
图2的(c)示出在第二开关元件stt2导通之后，第一开关元件stt1截止，输入DC电力不被输出。通过该操作，关断单元570不输出来自太阳能电池模块100的DC电力。
根据图2的关断单元570的操作的光伏模块50的电压输出波形Vx可如图3所示。
参照图3的(a)，当储存在光伏模块50中的电容器单元(图6中的520)中的DC电压Vc1是在允许范围Vallo内的约30V至40V的电压V1a时，第一开关元件stt1导通，第二开关元件stt2截止。
当储存在光伏模块50中的电容器单元(图6中的520)中的DC电压Vc1在时间Ta1之后落在允许范围(Vallo)以下时，第二开关元件stt2可导通。由此，形成诸如图2的(b)中的path2的电流路径，因此，储存在电容器单元(图6中的520)中的DC电力被消耗。因此，光伏模块50的输出电压如图3的(c)所示下降。
当如图2的(c)所示在第二开关元件stt2导通之后第一开关元件stt1截止时，光伏模块50的输出电压如图3的(c)所示落至接地GND。
对于如上所述的关断单元570的操作，需要从允许范围之外的时间Ta1至输出电力下降为接地GND的时间Tb1的大约Pa1的周期。
因此，当供应允许范围之外的DC电力时，光伏模块50可快速地中断电力输出。
另外，当执行关断时，光伏系统10可使电压快速地下降。
参照图3的(b)，当流向光伏模块50中的电容器单元(图6中的520)的DC电流Ic1是允许范围Iallo内的电压I1a时，开关元件stt1可导通，第二开关元件stt2可截止。
当如图中所示在时间Ta1之后流向光伏模块50中的电容器单元(图6中的520)的DC电流Ic1落在允许范围Iallo以下时，第二开关元件stt2可导通。由此，形成诸如图2的(b)中的path2的电流路径，因此储存在电容器单元(图6中的520)中的DC电力被消耗。因此，光伏模块50的输出电压如图3的(c)所示下降。
当如图2的(c)所示在第二开关元件stt2导通之后第一开关元件stt1截止时，光伏模块50的输出电压如图3的(c)所示落至接地GND。
对于如上所述的关断单元570的操作，需要从允许范围之外的时间Ta1至输出电力下降为接地GND的时间Tb1的大约Pa1的周期。
因此，当供应允许范围之外的DC电力时，光伏模块50可快速地中断电力输出。
另外，当执行关断时，光伏系统10可使电压快速地下降。
图4是示出用于与图1的光伏系统进行比较的光伏系统的示图，图5是示出图4的光伏系统的操作的参考图。
与图1的光伏系统10相似，图4的光伏系统10可包括多个光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn以及串式逆变器80。
多个光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn可被分成多个串。
图4的光伏系统20的特征在于，串式逆变器80具有当施加允许范围之外的电压时执行关断的功能。
即，串式逆变器80可包括关断单元82。允许值可为图1至图3中所描述的光伏模块的允许值的大约10至12倍。
当串式逆变器80如图中所示设置有关断单元82时，花费可观的时间来使几百伏特的电压下降至接地电压。
图5示出串式逆变器80的输入电压波形Vdcy。
参照图5，当流过串式逆变器80的维持在允许范围Iallox内的I1ax的电流在时间Ta2之后落在允许范围Iallox以下时，开关80中的关断单元82可进行操作，最终电压可落至接地电压。
如图中所示，从电压开始落在允许范围之外的时间Ta2至电压到达接地电压的时间Tsb2的周期可被举例为Pa2。
与图3中的Pa1相比，可看出图5中的Pa2相当长。
当供应给串式逆变器80的电压在允许范围Vallox之外时，串式逆变器80中的关断单元82可进行操作。在这种情况下，当电压高时，在关断期间电压需要可观的时间来落至接地电压。
结果，根据图4和图5所示的方法，难以应对上述各个国家的标准。
因此，如图1至图3所示，优选的是关断单元570被设置在光伏系统10中的至少一个光伏模块中并进行操作。
图6示出图1的光伏模块中的接线盒内部的示例性电路图。
参照图6，接线盒200可转换来自太阳能电池模块100的DC电力并输出所转换的电力。
具体地讲，在本发明中，接线盒200可输出DC电力。
为此，接线盒200可包括用于储存DC电力的电容器单元520、转换器单元530以及用于控制转换器单元530的控制器550。
接线盒200还可包括用于旁路操作的旁路二极管单元510。
接线盒200还可包括用于与其它外部光伏模块或串式逆变器80通信的通信单元580。
关于本发明，接线盒200还可包括关断单元570，该关断单元570被设置在电容器单元520的前端并且当来自太阳能电池模块100的DC电力在允许范围之外时进行操作以消耗储存在电容器单元520中的DC电力并暂时中断电力输出。
关断单元570可被设置在旁路二极管单元510和转换器单元530之间。
更具体地讲，关断单元570可被设置在旁路二极管单元510和电容器单元520之间。
接线盒200还可包括输入电流感测单元A、输入电压感测单元B、转换器输出电流检测器C、转换器单元输出电压检测器D、逆变器输出电流检测器E和逆变器输出电压检测器F。
控制器550可控制转换器单元530和关断单元570。
旁路二极管单元510可包括分别设置在太阳能电池模块100的第一至第四导线(未示出)之间的旁路二极管Dc、Db和Da。这里，旁路二极管的数量大于或等于一。优选地，旁路二极管的数量比导线的数量少一个。
旁路二极管Dc，Db和Da从太阳能电池模块100(具体地讲，从太阳能电池模块100中的第一至第四导线(未示出))接收太阳能DC电力。当从来自第一至第四导线(未示出)中的至少一个的DC电力生成反向电压时，旁路二极管Dc、Db和Da可对反向电压进行旁路。
通过旁路二极管单元510的DC电力可被输入至关断单元570。
如参照图2描述的，当来自太阳能电池模块100的DC电力的电平在允许范围之外时，关断单元570可进行操作以暂时中断电力输出。
因此，当通过旁路二极管510供应的DC电力在允许范围之外时，由于可暂时中断电力输出，所以可进行快速关断。另外，可保护设置在关断单元570的输出端的电容器单元520以及转换器单元530内部的电路元件。
关断单元570可包括第一开关元件stt1、用于检测流过第一开关元件stt1的电流的电流检测器574以及并联连接至第一开关元件stt1的电阻器Ra和第二开关元件stt1。第二开关元件stt2可基于电流检测器574所检测的信号来导通或截止。
通过关断单元570的DC电力可被输入至电容器单元520。
电容器单元520可储存经由太阳能电池模块100和旁路二极管单元510输入的输入DC电力。
尽管图中将电容器单元520示出为包括彼此并联连接的多个电容器Ca、Cb和Cc，多个电容器可串并联混合连接，或者串联连接至接地端子。另选地，电容器单元520可仅具有一个电容器。
转换器单元530可经由旁路二极管单元510和电容器单元520转换来自太阳能电池模块100的输入电压的电平。
具体地讲，转换器单元530可使用储存在电容器单元520中的DC电力来执行电力转换。
例如，转换器单元530可包括多个电阻器或变压器，并且可基于设定的目标电力来对输入电压执行电压分配。
尽管示出抽头电感器转换器单元作为转换器单元530的示例，可采用反激转换器单元、降压转换器单元、升压转换器单元等作为转换器单元530。
图中所示的转换器单元530(即，抽头电感器转换器单元)可包括抽头电感器T、连接在抽头电感器T与接地端子之间的开关元件S1、连接至抽头电感器的输出端子以允许电流在一个方向上流动的二极管D1。
此外，DC环节电容器(未示出)可连接在二极管D1的输出端子(即，二极管D1的阴极)与接地端子之间。
具体地讲，开关元件S1可连接在抽头电感器T的抽头与接地端子之间。抽头电感器T的输出端子(次级侧)可连接至二极管D1的阳极，DC环节电容器C1连接在二极管D1的阴极与接地端子之间。
抽头电感器T的初级侧和次级侧具有相反的极性。另一方面，抽头电感器T可被称作开关变压器。
转换器单元530中的开关元件S1可基于来自控制器550的转换器单元开关控制信号来导通/截止。由此，可输出转换了电平的DC电力。
输入电流感测单元A可感测从太阳能电池模块100供应至电容器单元520的输入电流ic1。
输入电压感测单元B可感测从太阳能电池模块100供应至电容器单元520的输入电压Vc1。这里，输入电压Vc1可等于储存在电容器单元520中的电压。
所感测的输入电流ic1和所感测的输入电压vc1可被输入至控制器550。
转换器输出电流检测器C检测从转换器单元530输出的输出电流ic2(即，dc环节电流)，转换器单元输出电压检测器D检测从转换器单元530输出的输出电压vc2(即，dc环节电压)。所检测的输出电流ic2和所检测的输出电压vc2可被输入至控制器550。
此外，控制器550可输出用于控制转换器单元530的开关元件S1的控制信号。具体地讲，控制器550可基于输入电流ic1、输入电压vc1、输出电流ic2、输出电压vc2、输出电流ic3和输出电压vc3中的至少一个来输出转换器单元530中的开关元件S1的导通定时信号。
控制器550可计算太阳能电池模块100的最大电力点，并且相应地控制转换器单元530输出与最大电力对应的DC电力。
当来自太阳能电池模块100的DC电力在允许范围之外时，例如，当所检测的输入电流ic1和所检测的输入电压vc1在其允许范围之外时，控制器550可控制关断单元570进行操作。
例如，当来自太阳能电池模块100的DC电力在允许范围之外时，如图2的(b)所示，控制器550可首先在第一开关元件S1导通的情况下控制第二开关元件S2导通。由此，储存在电容器单元520中的DC电力被消耗，因此可保护电路元件。
接下来，如图2的(c)所示，控制器550可控制第一开关元件S1截止。结果，来自太阳能电池模块100的DC电力不被输出，太阳能电池模块50的输出电力落至接地。因此，可进行快速关断。
此外，通信单元580可与其它光伏模块或串式逆变器80执行通信。
例如，通信单元580可通过电源线通信来与其它光伏模块或串式逆变器80交换数据。
通信单元580可从其它光伏模块或串式逆变器80接收关断信号。
控制器550可控制关断单元570基于所接收到的关断信号来操作。具体地讲，控制器550可控制第一开关元件Stt1截止。
通信单元580可将关于光伏模块50的电流信息、电压信息、功率信息等发送给其它光伏模块或串式逆变器80。
与图6相比，关断单元570可被设置在转换器单元530的输出端子处。
当转换器单元530的DC电力的电平在允许范围之外时，如参照图2所描述的，关断单元570可操作以暂时中断电力输出。
这样，当转换器单元530的DC电力在允许范围之外时，可暂时中断电力输出。因此，可进行快速关断。
图7A至图7C是示出图1的光伏模块中的关断单元的另一示例的示图。
图7A至图7C的关断单元670可包括开关单元630，开关单元630进行操作以通过开关操作旁路并输出来自太阳能电池模块100的DC电力，并且当来自光伏模块100的DC电力在允许范围之外时截止以不输出来自太阳能电池模块100的DC电力。
图7A至图7C的关断单元670还可包括：操作电力生成器610，其用于基于来自太阳能电池模块100的DC电力生成开关操作电力；以及比较器620，其用于执行比较操作以确定来自太阳能电池模块的DC电力是否在允许范围之外。
操作电力生成器610可在初始操作中生成用于SMPS的操作的电力，随后在正常操作中生成用于开关单元630中的开关元件的栅极驱动电力。
所生成的栅极驱动电力可被供应给开关单元630中的开关元件。
此外，比较器620可包括运算放大器(op-amp)并且执行比较操作以确定来自太阳能电池模块100的DC电力是否在允许范围之外。
当DC电力在允许范围之外时比较器620可输出高电平信号，当DC电力在允许范围内时可输出低电平信号。
开关单元630中的开关元件可根据高电平信号截止，可根据低电平信号导通。
图7A和图7B示出太阳能电池模块100的DC电压高于或等于下限值LL并且低于或等于允许值UL的情况。在这种情况下，开关单元630导通，并且太阳能电池模块100的DC电压被旁路并输出。
图7C示出太阳能电池模块100的DC电压高于或等于允许值UL的情况。在这种情况下，开关单元630截止，因此，太阳能电池模块100的DC电压的输出中断。因此，可进行快速关断。
图7A至图7C所示的关断单元670可被设置在旁路二极管单元510和电容器单元520之间(如图6所示)，或者可被设置在转换器单元530的输出端子处(未示出)。
图8是示出根据本发明的另一实施方式的光伏系统的示图。
图8的光伏系统30与图1的光伏系统10相似，不同之处在于关断单元仅被设置到设置在各个串的末端的光伏模块50an、50bn和50cn，而非设置到所有光伏模块50a1至50an、50b1至50bn和50c1至50cn。
图9是根据本发明的实施方式的光伏模块的正视图，图10是图9的光伏模块的后视图。
参照图9和图10，根据实施方式的光伏模块50可包括太阳能电池模块100以及设置在太阳能电池模块100的后表面上的接线盒200。
接线盒200可包括至少一个旁路二极管，该至少一个旁路二极管在发生遮蔽等的情况下被旁路以便防止热点。
在图6等中，根据图9的四个太阳能电池串设置三个旁路二极管(图6中的Da、Db和Dc)。
此外，接线盒200可转换从太阳能电池模块100供应的DC电力。该操作将参照图6以及随后的附图来描述。
太阳能电池模块100可包括多个太阳能电池。
附图示出了多个太阳能电池通过条带(图11中的133)来串联连接以形成太阳能电池串140。由此，形成六个串140a、140b、140c、140d、140e和140f，各个串包括十个太阳能电池。可对所示的示例进行各种修改。
各个太阳能电池串可通过总线条带电连接。图9示出分别通过设置在太阳能电池模块100的下部的总线条带145a、145c和145e，第一太阳能电池串140a与第二太阳能电池串140b电连接，第三太阳能电池串140c与第四太阳能电池串140d电连接，第五太阳能电池串140e与第六太阳能电池串140f电连接。
图9还示出分别通过设置在太阳能电池模块100的上部的总线条带145b和145d，第二太阳能电池串140b与第三太阳能电池串140c电连接，第四太阳能电池串140d与第五太阳能电池串140e电连接。
连接至第一串的条带、总线条带145b和145d以及连接至第四串的条带可分别电连接至第一至第四导线(未示出)。第一至第四导线(未示出)可通过形成在太阳能电池模块100中的开口来电连接至设置在太阳能电池模块100的后表面上的接线盒200中的旁路二极管(图6中的Da、Db和Dc)。
图11是图9的太阳能电池模块的分解立体图。
参照图11，图9的太阳能电池模块100可包括多个太阳能电池130。太阳能电池模块100还可包括位于多个太阳能电池130的下表面和上表面上的第一密封构件120和第二密封构件150、位于第一密封构件120的下表面上的后基板110以及位于第二密封构件120的上表面上的前基板160。
太阳能电池130是将太阳光转换为电能的半导体器件。太阳能电池130可以是硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池、串联式太阳能电池、染料敏化、CdTe或CIGS型太阳能电池、薄膜太阳能电池等。
太阳能电池130包括太阳光入射在其上的光接收表面以及与光接收表面相对的表面。例如，太阳能电池130可包括硅基板，其为第一导电型；第二导电型半导体层，其形成在硅基板上并具有与第一导电型相反的导电型；减反射膜，其形成在第二导电型半导体层上并具有暴露第二导电型半导体层的表面的一部分的至少一个开口；前电极，其接触第二导电型半导体层的表面的通过所述至少一个开口暴露的部分；以及后电极，其形成在硅基板的后表面上。
各个太阳能电池130可串联、并联或者串并联电连接。具体地讲，多个太阳能电池130可通过条带133电连接。条带133可结合至形成在太阳能电池130的光接收表面上的前电极以及形成在相邻太阳能电池130的相对表面上的后电极。
图11示出条带133形成为两行，太阳能电池130通过条带133来连接成行以形成太阳能电池串140。
因此，如上面参照图9描述的，可形成六个串140a、140b、140c、140d、140e和140f，各个串可包括十个太阳能电池。
后基板110作为后板可具有防水、绝缘和紫外线屏蔽功能，并且可具有TPT(Tedlar/PET/Tedlar)结构。然而，本发明的实施方式不限于此。尽管在图6中将后基板110示出为具有矩形形状，后基板110可根据安装太阳能电池模块100的环境被制造成诸如圆形形状和半圆形形状的各种形状。
第一密封构件120可具有与后基板110相同的尺寸并附接至后基板110，多个太阳能电池130可彼此相邻地设置在第一密封构件120上，使得太阳能电池130被布置成多行。
第二密封构件150可被设置在太阳能电池130上并通过层压结合至第一密封构件120。
这里，第一密封构件120和第二密封构件150允许太阳能电池的元件化学结合。第一密封构件120和第二密封构件150的示例可包括乙烯醋酸乙烯酯(EVA)膜。
前基板160优选被设置在第二密封构件150上以透射太阳光，并且优选由钢化玻璃制成以便保护太阳能电池130免受外部冲击等影响。更优选地，前基板160由铁含量低的钢化低铁玻璃制成以便防止太阳光的反射并增加太阳光的透射率。
根据本发明的太阳能电池模块以及包括该太阳能电池模块的光伏系统不限于上述实施方式的配置和方法。可通过选择性地组合所有或一些实施方式来对上述实施方式进行变化。
从以上描述显而易见的是，根据本发明的实施方式的光伏模块以及包括该光伏模块的光伏系统包括具有多个太阳能电池的太阳能电池模块以及附接至太阳能电池模块的后表面的接线盒，其中，所述接线盒包括储存来自太阳能电池模块的DC电力的电容器单元以及关断单元，该关断单元被设置在电容器单元的前端并且被配置为当来自太阳能电池模块的DC电力在允许范围之外时进行操作以消耗储存在电容器单元中的DC电力并暂时中断电力输出。由此，当供应允许范围之外的DC电力时，可在消耗储存在电容器单元中的DC电力的同时快速地中断电力输出
具体地讲，在多个光伏模块串联连接的光伏系统中，由于多个光伏模块中的至少一个设置有关断单元，所以与在串式逆变器中执行关断时相比，可在消耗储存在电容器单元中的DC电力的同时更快速地中断电力输出。因此，可改进整个光伏系统的稳定性。
关断单元包括第一开关元件、检测流过第一开关元件的电流的电流检测器以及并联连接至第一开关元件的电阻器和第二开关元件。由于第二开关元件基于电流检测器所检测的信号来导通和截止，所以可自动地执行关断。
此外，由于关断单元被设置在旁路二极管单元和电容器单元之间，由此保护转换器单元中的电路元件。
关断单元包括开关单元，该开关单元被配置为通过开关操作来旁路并输出来自太阳能电池模块的DC电力，并且当来自太阳能电池模块的DC电力在允许范围之外时截止。由此，当供应允许范围之外的DC电力时，可快速地中断电力输出。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种光伏模块，该光伏模块包括具有多个太阳能电池的太阳能电池模块以及附接至太阳能电池模块的后表面的接线盒，其中，所述接线盒包括储存来自太阳能电池模块的DC电力的电容器单元以及关断单元，该关断单元被配置为当来自太阳能电池模块的DC电力在允许范围内时旁路并输出来自太阳能电池模块的DC电力，当来自太阳能电池模块的DC电力在允许范围之外时中断从太阳能电池模块输出的DC电力并消耗储存在电容器单元中的DC电力。因此，当供应允许范围之外的DC电力时，可快速地中断电力输出并且消耗储存在电容器单元中的DC电力。
具体地讲，如果电流检测器所检测的检测电流的信号电平低于使第二开关元件导通的电平，则关断单元旁路并输出来自太阳能电池模块的DC电力。如果所检测的电流的信号电平等于或高于使第二开关元件导通的电平，则关断单元进行操作以中断来自太阳能电池模块的DC电力的输出并消耗储存在电容器单元中的DC电力。因此，当供应允许范围之外的DC电力时，可快速地中断电力输出并且可消耗储存在电容器单元中的DC电力。
尽管出于例示性目的公开了本发明的优选实施方式，本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求书中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加和置换。
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年5月4日提交于韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2016-0055472的优先权权益，其公开内容以引用方式并入本文。

Claims (10)

1.一种光伏模块，该光伏模块包括：
太阳能电池模块，该太阳能电池模块包括多个太阳能电池；以及
接线盒，该接线盒附接至所述太阳能电池模块的后表面，
其中，所述接线盒包括：
电容器单元，该电容器单元储存来自所述太阳能电池模块的直流DC电力；以及
关断单元，该关断单元被设置在所述电容器单元的前端，并且当来自所述太阳能电池模块的所述DC电力在允许范围之外时，该关断单元进行操作以消耗储存在所述电容器单元中的DC电力并暂时中断电力输出。
2.根据权利要求1所述的光伏模块，其中，所述关断单元包括：
第一开关元件；
电流检测器，该电流检测器检测流过所述第一开关元件的电流；以及
并联连接至所述第一开关元件的电阻器元件和第二开关元件，
其中，所述第二开关元件基于所述电流检测器所检测的信号来导通或截止。
3.根据权利要求2所述的光伏模块，其中，当在所述第一开关元件导通的情况下所述第二开关元件截止时，所述关断单元对输入DC电力进行旁路和输出，
其中，当在所述第一开关元件导通的情况下所述第二开关元件导通时，所述关断单元通过所述电阻器元件消耗储存在所述电容器单元中的所述DC电力，
其中，在所述第二开关元件导通之后，所述第一开关元件截止，并且所述关断单元不输出所述输入DC电力。
4.根据权利要求1所述的光伏模块，其中，所述接线盒还包括：
旁路二极管单元，该旁路二极管单元具有电连接至来自所述太阳能电池模块的导线的旁路二极管，
其中，所述关断单元被设置在所述旁路二极管单元和所述电容器单元之间。
5.根据权利要求1所述的光伏模块，其中，所述接线盒还包括：
转换器单元，该转换器单元对储存在所述电容器单元中的所述DC电力进行电平转换；以及
控制器，该控制器控制所述转换器单元和所述关断单元。
6.根据权利要求1所述的光伏模块，其中，所述关断单元包括：
开关单元，该开关单元进行操作以通过开关操作来对来自所述太阳能电池模块的所述DC电力进行旁路和输出，并且当来自所述太阳能电池模块的所述DC电力在所述允许范围之外时，该开关单元截止以不输出来自所述太阳能电池模块的所述DC电力；
操作电力生成器，该操作电力生成器基于来自所述太阳能电池模块的所述DC电力来生成开关操作电力；以及
比较器，该比较器执行比较操作以确定来自所述太阳能电池模块的所述DC电力是否在所述允许范围之外，
其中，当来自所述太阳能电池模块的所述DC电力在所述允许范围之外时，所述比较器输出高电平信号，并且所述开关单元截止，
其中，当来自所述太阳能电池模块的所述DC电力在所述允许范围内时，所述比较器输出低电平信号，并且所述开关单元导通。
7.一种光伏模块，该光伏模块包括：
太阳能电池模块，该太阳能电池模块包括多个太阳能电池；以及
接线盒，该接线盒附接至所述太阳能电池模块的后表面，
其中，所述接线盒包括：
电容器单元，该电容器单元储存来自所述太阳能电池模块的直流DC电力；以及
关断单元，该关断单元进行操作以当来自所述太阳能电池模块的所述DC电力在允许范围内时对来自所述太阳能电池模块的所述DC电力进行旁路和输出，并且当来自所述太阳能电池模块的所述DC电力在所述允许范围之外时中断从所述太阳能电池模块输出的所述DC电力并消耗储存在所述电容器单元中的所述DC电力。
8.根据权利要求7所述的光伏模块，其中，所述关断单元包括：
第一开关元件；
电流检测器，该电流检测器检测流过所述第一开关元件的电流；以及
并联连接至所述第一开关元件的电阻器元件和第二开关元件，
其中，所述关断单元进行操作以当所述电流检测器所检测的检测电流的信号电平低于使所述第二开关元件导通的电平时对来自所述太阳能电池模块的所述DC电力进行旁路和输出，并且当所述检测器所检测的检测电流的信号电平高于或等于使所述第二开关元件导通的电平时中断从所述太阳能电池模块输出的所述DC电力并消耗储存在所述电容器单元中的所述DC电力。
9.一种光伏系统，该光伏系统包括：
多个光伏模块，所述多个光伏模块对来自太阳能电池模块的直流DC电力进行转换并输出所转换的DC电力；以及
串式逆变器，该串式逆变器将从所述多个光伏模块输出的所述DC电力转换为交流AC电力，
其中，所述多个光伏模块中的每一个包括：
太阳能电池模块，该太阳能电池模块包括多个太阳能电池；以及
电容器单元，该电容器单元储存来自所述太阳能电池模块的所述DC电力，
其中，所述光伏模块中的至少一个还包括：
关断单元，该关断单元被设置在所述电容器单元的前端，并且当来自所述太阳能电池模块的所述DC电力在允许范围之外时，该关断单元进行操作以消耗储存在所述电容器单元中的所述DC电力并暂时中断电力输出。
10.根据权利要求9所述的光伏系统，其中，所述关断单元包括：
开关单元，该开关单元进行操作以通过开关操作来对来自所述太阳能电池模块的所述DC电力进行旁路和输出，并且当来自所述太阳能电池模块的所述DC电力在所述允许范围之外时，该开关单元截止以不输出来自所述太阳能电池模块的所述DC电力；
操作电力生成器，该操作电力生成器基于来自所述太阳能电池模块的所述DC电力来生成开关操作电力；以及
比较器，该比较器执行比较操作以确定来自所述太阳能电池模块的所述DC电力是否在所述允许范围之外，
其中，当来自所述太阳能电池模块的所述DC电力在所述允许范围之外时，所述比较器输出高电平信号，并且所述开关单元截止，
其中，当来自所述太阳能电池模块的所述DC电力在所述允许范围内时，所述比较器输出低电平信号，并且所述开关单元导通。
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Application publication date: 20171114

Assignee: Hanhua thinksin Co.,Ltd.

Assignor: LG ELECTRONICS Inc.

Contract record no.: X2022990000645

Denomination of invention: Photovoltaic module and photovoltaic system including the same

Granted publication date: 20210615

License type: Common License

Record date: 20220914

TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20221028

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Patentee before: LG ELECTRONICS Inc.

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Patentee after: Shangrao Xinyuan Yuedong Technology Development Co.,Ltd.

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