CN107735941B - 太阳能电池监控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池监控装置,本发明包括:逆变器;多个接线板,分别包括多个串电路;端子条,配置在所述逆变器输入侧,并且具有多个分支端子,所述多个分支端子分别连接多个配线,所述多个配线分别连接于所述多个接线板,向所述逆变器供应直流电力;多个检测元件,检测流动于多个配线的电流,所述多个配线分别连接于所述多个分支端子;以及测量单元,测量由所述多个检测元件分别检测到的多个配线的各电流。根据本发明,提高对多个太阳能电池串监控的可靠性且结构简单,设置场所不受限制且制作成本低廉。

Description

太阳能电池监控装置
技术领域
本发明涉及太阳能电池监控装置。
背景技术
太阳能电池将太阳光能够转换为电能。太阳能发电厂(又称,太阳光发电系统)是将多个太阳能电池(模块)串联或者并联连接的太阳能电池集合体。
图1是示出一般的太阳光发电系统的一示例的系统图。图2是示出构成一般的太阳光发电系统的接线板的电路图。
如图1、2所示,一般的太阳光发电系统包括:包括多个太阳能电池串110的太阳能电池阵列部100;合并从太阳能电池阵列部100的太阳能电池串110输出的直流电力的接线板200;以及将从接线板200供应的直流电力转换成交流电力的逆变器300。
太阳能电池阵列部100的太阳能电池串110分别包括串联连接的多个太阳能电池模块111,太阳能电池模块111串联连接太阳能电池的最小单位的太阳能电池组。太阳能电池串110按照逆变器300的输入电压串联连接太阳能电池模块111。
接线板200与多个太阳能电池串110连接,并且合并从太阳能电池串110输出的直流电力,向逆变器300输出。设置有多个接线板200,并且分别连接于逆变器300。接线板200包括多个串电路(单位串联电路)210,所述串电路由保险丝211、防回流二极管212、变流器(未示出)构成,其中所述保险丝211串联连接于多个太阳能电池串110的各输出端;所述防回流二极管212串联连接于保险丝211以防止回流;变流器串联连接于防回流二极管212来检测线路的过电流和故障电流。
逆变器300与多个接线板200连接,将从多个接线板200输出(供应)的直流电力转换成交流电力,从逆变器300输出的交流电力通过变压器升压至系统电压,以连接于电力公司或者供应于负载。
另一方面,接线板200具有测量并监控串电路210的电压与电流状态来进行监控的串监控装置220。串监控装置220包括:用于测量各个串电路210的电压与电流的测量仪221、222;显示由该测量仪221、222测量的电压与电力的显示器223;用于向外部发送由测量仪221、222测量的电压值与电流值的通信模块224。另外,接线板200的通信模块224连接用于随时供应交流电力的电力线225、通信线226以及接地点227。
在中央管理部(电气室)400收集、计算并记录由各接线板200测量串电路210而传送的信息、逆变器的运行信息、配电板的电力监控设备的信息,并用显示装置显示,通过如此的监控系统管理员可在中央管理部400监控太阳光发电系统的发电状态。
然而,上述的现有的串监控装置由比电源电路相对低的电压与低电流下运行的机器构成,而且接线板200的设置环境恶劣,还要从接线板200向中央管理部400长距离传送,因此存在如下的问题。
第一,构成串监控装置的机器通过电力线225、通信线226、接地线227等易受外部雷电冲击波、开关浪涌、电波等各种电磁干扰,因此不仅容易烧损,还在机器中存在发生火灾的危险。
第二,构成串监控装置的机器在运行中伴随着发热,并且发生电磁噪声,不仅如此易受电磁、热、机械和环境影响,所以需要具有防护以防热设备,因此存在制作成本提高并且接线板的设置场所受限的缺点。
第三,为了随时接收交流电力来运行串监控装置,需另设配线,因此存在配线结构复杂,并且在太阳光发电停止的晚上配线被随时交流电力加压的缺点。
第四,各串电路210在接线板200内与正极和负极各级的公共端子连接,所以端子电压相同,而串电路210的电压的测量就没有意义,只有串电路210的电流测量有效,但是电流测量值也是随着气候变化而随时改变的,因此可靠性降低,只能确认是否发电,因此在了解故障原因上存在局限性。
第五,由于太阳光发电系统的大容量化,相比于太阳光发电系统整体一个串电路210的电量非常少,并且对于整体发电量个别串电路210的优良与否的影响微不足道。所以大部分情况是省略串监控,但是因为逆变器300的大容量化,连接于一台逆变器300的串电路数相当于100~300个,因此只以逆变器300的输出入值判断发电状态的是否良好方面存在局限性。
发明内容
(要解决的问题)
本发明是考虑上述问题而提出的,本发明的目的在于提供提高对太阳能电池串的监控可靠性且结构简单的太阳能电池监控装置。
本发明的另一目的在于提供设置场所不受限制且制作成本低廉的太阳能电池监控装置。
(解决问题的手段)
为了达成上述本发明的目的,提供一种太阳能电池监控装置,包括:逆变器;多个接线板,分别包括多个串电路;端子条,配置在所述逆变器输入侧,并且具有多个分支端子,所述多个分支端子分别连接多个配线,所述多个配线分别连接于所述多个接线板,向所述逆变器供应直流电力;多个检测元件,检测流动于多个配线的电流,所述多个配线分别连接于所述多个分支端子;以及测量单元,测量由所述多个检测元件分别检测到的多个配线的各电流;
优选为,所述多个检测元件还分别检测电压,所述测量单元还测量由所述多个检测元件分别检测到的电压。
优选为,还包括主显示单元,所述主显示单元连接于所述测量单元,显示所述多个配线的各个电压值与电流值。
优选为,所述端子条包括:固定在框架的底板;分别在所述底板的一侧延伸凸出以分别连接于所述多个配线的多个分支端子;所述多个检测元件分别形成四边形环形状,以使一个分支端子贯通于一个检测元件。
另一方面,所述端子条包括底板,所述底板固定在框架,并且内部具有分别连接多个配线的多个分支端子;所述多个检测元件分别形成圆形环形状,以使一个配线贯通于一个检测元件以邻接分支端子。
优选为,所述检测元件安装在支撑部件。
另一方面,所述端子条包括底板,所述底板固定在框架,并且内部具有分别连接多个配线的多个分支端子;所述多个检测元件分别包括:环形条状的主体部;与分别配置在所述主体部两侧的多个端子部;所述多个检测元件安装在支撑部件,所述多个配线分别连接于多个检测元件的一侧端子部,也可在所述多个检测元件的多个另一侧端子部与所述底板的多个分支端子分别连接辅助配线。
优选为,在所述接线板具有检查单元,所述检查单元包括:分别连接于接线板的多个串电路来检测电流的多个电流检测元件;分别配置在所述多个串电路的多个开关;分别与所述多个电流检测元件连接来显示多个串电路的各电流值的辅助显示单元。
(发明效果)
本发明测量分别向逆变器的输入侧输入的多个接线板的各直流电力,以接线板为单位进行监控,因此能够准确监控从各接线板输出的直流电力,不仅如在出现故障的情况下,能够准确且快速地掌握并检查故障的接线板,因此能够提高监控的可靠性,并且在出现故障时,能够迅速处理故障。
另外,本发明排除了监控接线板的各串电路的现有的结构,进而排除监控各串电路向中央管理部传送的通信模块与通信线的使用,因此可将接线板的故障与火灾危险最小化。同时,排除了为使中央管理部与接线板的通信而用于随时供应电源的电力线与通信线,据此将不存在通过所述配线从外部进入的电波等各种电磁波干扰路径,因此防止对逆变器与其他机器的影响。
另外,本发明排除了监控接线板的各串电路的现有的结构,因此结构简单且降低太阳光发电系统的安装成本,并且便于维护太阳光发电系统。
另外,在接线板设置检查单元的情况下,无需与中央管理部通信,所以可以选择适用对电磁、热、机械、环境方面耐性强的机器,因此对接线板的制造规格和安装环境的限制小,进而在各种环境下都能够设置太阳光发电系统。
附图说明
图1是示出一般的太阳光发电系统的一示例的系统图。
图2是示出构成一般的太阳光发电系统的接线板的电路图。
图3是示出具有本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的太阳光发电系统的系统图。
图4是示出具有本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的接线板与太阳能电池阵列部的电路图。
图5是示出本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的电路图。
图6是示出构成本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的逆变器的输入侧端子条的第一实施例的正面图。
图7是示出构成本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的逆变器的输入侧端子条的第二实施例的正面图。
图8是示出构成本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的逆变器的输入侧端子条的第三实施例的正面图。
图9是示出构成本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的检查单元的电路图。
具体实施方法
以下,参照附图说明本发明的太阳能电池监控装置的实施例。
图3是示出具有本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的太阳光发电系统的系统图。图4是示出具有本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的接线板与太阳能电池阵列部的电路图。图5是示出本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的电路图。
首先,如图3所示,具有本发明的太阳能电池监控装置的一实施例的太阳光发电系统包括:太阳能电池阵列部100、多个接线板200’、端子条500、多个检测元件600、测量单元700、逆变器800。
太阳能电池阵列部100包括多个太阳能电池串110。多个太阳能电池串110包括分别串联连接的多个太阳能电池模块111,太阳能电池模块111串联连接太阳能电池的最小单位的太阳能电池组。太阳能电池串110按照逆变器的输入电压串联连接多个太阳能电池模块111。
多个接线板200’包括合并分别从多个太阳能电池串110输出的直流电力的串电路230。接线板200’的多个串电路230分别包括:串联(或者并联)连接构成太阳能电池串110的太阳能电池模块111的正极端子的正极侧电路线231;串联(或者并联)连接多个该太阳能电池模块111的负极端子的负极侧电路线232。另外,串电路230包括:串联连接于太阳能电池串110的输出端的保险丝233;串联连接于保险丝233防止回流的防回流二极管234;串联连接于防回流二极管234来检测电路的过电流;以及事故电流的变流器(未示出)。然后,接线板200’的多个串电路230的各正极侧电路线231连接至一个正极侧配线(电缆)241,接线板200’的多个串电路230的各负极侧电路线232连接至一个负极侧配线(电缆)242。
逆变器800与多个接线板200’连接,将从多个接线板200’输出(供应)的直流电力转换成交流电力。从逆变器800输出的交流电力通过变压器升压至系统电压,进而连接于电力公司或者供应于负载。
在逆变器800的输入侧具有端子条500。输入侧端子条500包括多个分支端子,所述多个分支端子分别配置在多个接线板200’,分别连接向逆变器800供应直流电力的多个配线。
多个检测元件600分别配置在输入侧端子条500的多个分支端子510侧。
测量单元700测量由多个检测元件600分别检测到的多个配线241的各电流。测量单元700也可测量由检测元件600分别检测到的多个配线241的各电流与电压。
如图6所示,作为逆变器800的输入侧端子条500的第一实施例,输入侧端子条500包括:固定在框架10的底板520;分别在底板520的一侧延伸凸出的多个分支端子510。输入侧端子条500的多个分支端子510分别连接接线板200’的各正极侧配线241。
多个检测元件600分别形成四边形环形状,并且使输入侧端子条500的一个分支端子510贯通于一个检测元件600。优选为,多个检测元件600分别安装在邻接于输入侧端子条500的支撑部件30。优选为,多个检测元件600在支撑部件30排成一排,多个检测元件600分别连接于测量单元700。
在框架10安装负极端子条20,在负极端子条20连接多个接线板200’的各负极侧配线242。
如图7所示,作为逆变器800的输入侧端子条500的第二实施例,输入侧端子条500包括底板530,该底板530固定在框架10,并且具有多个分支端子510。输入侧端子条500的多个分支端子510分别连接多个接线板200’的各正极侧配线241。
多个检测元件600形成圆形环状,并且使一个配线241贯通一个检测元件600以邻接于分支端子600。优选为,多个检测元件600分别安装在邻接于输入侧端子条500的支撑部件30。多个检测元件600分别连接于测量单元700。
如图8所示,作为逆变器800的输入侧端子条500的第三实施例,输入侧端子条500包括底板530,该底板530固定在框架10,并且内部具有分别连接多个配线的多个分支端子510。多个检测元件600分别包括:环形条状的主体部610;分别配置在主体部610两侧的多个端子部620。检测元件600的主体部610包括:与多个端子部620连接的环形状的环形圈;包裹该环形圈的模具部件。优选为,支撑部件30邻接于输入侧端子条500,在支撑部件30多个检测元件600排成一排。在多个检测元件600的各一侧的多个端子部620与输入侧端子条500的多个分支端子510分别连接辅助配线540,多个检测元件600另一侧多个端子部620分别连接多个接线板200’的各正极侧配线241。多个检测元件600分别连接于测量单元700。
在逆变器800的输入侧端子条500的第一、二、三实施例中,若通过多个接线板200’的各正极侧配线241输出的直流电力通过输入侧端子条500的多个分支端子510分别输入到逆变器800,则邻接于多个分支端子510的多个检测元件600将分别检测各电流(或者电流与电压),由该检测元件600检测到的电流由测量单元700测量。
测量单元700也可以是与逆变器800连接的测量单元700。
优选为,在测量单元700连接主显示单元710。在主显示单元710显示由测量单元700测量的各配线241的电流值。若由测量单元700测量电流值与电压值,则由主显示单元710显示该电流值与电压值。
测量单元700与主显示单元710设置在中央管理部(电气室)。
在接线板200’也可具有检查单元900。检查单元900可使管理员容易检查构成接线板200’的多个串电路230,不仅如此还能够容易寻找在多个串电路230中出现异常的串电路230。如图9所示,作为检查单元900的一示例,检查单元900包括:分别连接于接线板200’的多个串电路230来检测电流的多个电流检测元件910;分别与多个电流检测元件910连接显示多个串电路230的各电流值的辅助显示单元920;分别配置在多个串电路230的多个开关930。
以下,说明本发明的太阳能电池监控装置的作用与效果。
通过太阳光在多个太阳能电池模块111产生直流电力。以连接于多个接线板200’的各串电路230的太阳能电池串为单位输出由多个太阳能电池模块111产生的直流电力,以太阳能电池串为单位输出的直流电力通过接线板200’的多个串电路230合并,并向接线板200’单位的配线输出。通过多个接线板200’的各正极侧配线241输出的直流电力通过逆变器800的输入侧(即,输入侧端子条500)的多个分支端子510分别输入于逆变器800。
在逆变器800的输入侧端子条500的多个分支端子510侧分别配置的多个检测元件600检测通过多个接线板200’的各配线241输入到输入侧端子条500的多个分支端子510的直流电力,由测量单元700测量由各检测元件600检测到的电流(或者电流与电压),进而测量向逆变器800的输入侧端子条500的各分支端子510输入的电流值。若在测量单元700连接主显示单元710,则在主显示单元710显示输入至输入侧端子条500的各分支端子510的电流值(或者电流值与电压值)。
管理员在中央管理部400通过测量单元700或者测量单元700与主显示单元710进行监控,同时判断是否按照已设定的量输入通过逆变器800的输入侧端子条500的各分支端子510输入的直流电力,进而以各接线板200’为单位进行检查。如果,逆变器800的输入侧端子条500的分支端子510为10个,在第五个分支端子检测到电流值(或者电流值与电压值)在已设定的值(量)以下,则可以知道在与第五个分支端子连接的接线板200’存在故障。
由此,管理员可检查与出现故障的该接线板200’的多个串电路230连接的多个太阳能电池串110来解决故障。另一方面,在检查出现故障的接线板200’时,可利用检查单元900进行检查。即,通过检查单元900的辅助显示单元920进行检查,进而可在与接线板200’的多个串电路230分别连接的太阳能电池串230中找到出现故常的太阳能电池串230来解决故障。
如上所述,本发明测量分别向逆变器800的输入侧输入的多个接线板200’的直流电力,以接线板200’为单位进行监控,因此能够准确监控从各接线板200’输出的直流电力,不仅如在出现故障的情况下,能够准确且快速地掌握并检查故障的接线板200’,因此能够提高监控的可靠性,并且在出现故障时,能够迅速处理故障。
另外,本发明排除了监控接线板200’的各串电路230的现有的结构,进而排除监控各串电路230向中央管理部400传送的通信模块224与通信线226的使用,因此可将接线板200’的故障与火灾危险最小化。同时,排除了为使中央管理部400与接线板200’通信而用于随时供应电源的电力线225与通信线226,将不存在通过所述配线从外部进入的电波等各种电磁波干扰路径,因此防止对逆变器800与其他机器的影响。
另外,本发明排除了监控接线板200’的各串电路230的现有的结构,因此结构简单且降低太阳光发电系统的安装成本,并且便于维护太阳光发电系统。
另外,在接线板200’设置检查单元900的情况下,无需与中央管理部400通信,所以可以选择适用对电磁、热、机械、环境方面耐性强的机器,因此对接线板200’的制造规格和安装环境的限制小,进而在各种环境下都能够设置太阳光发电系统。

Claims (5)

1.一种太阳能电池监控装置,其特征在于,包括:
逆变器;
多个接线板,分别包括多个串电路;
端子条,包括配置在所述逆变器输入侧,并且具有多个分支端子的底板,所述多个分支端子分别连接多个配线,所述多个配线分别连接于所述多个接线板,向所述逆变器供应直流电力;
支撑部件,与所述端子条间隔设置;
多个检测元件,与所述多个分支端子的数量相同,分别安装在所述支撑部件上,检测流动于多个配线的电流,所述多个配线分别连接于所述多个分支端子;以及
测量单元,测量由所述多个检测元件分别检测到的多个配线的各电流;
检查单元,用于检查所述接线板的所述多个串电路;
所述多个分支端子分别在所述底板的一侧延伸凸出;
其中,所述多个检测元件分别形成四边形环形状,以使一个分支端子贯通于一个检测元件;
其中,所述检查单元包括:
多个电流检测元件,分别连接于所述接线板的所述多个串电路来检测电流;
辅助显示单元,分别与所述多个电流检测元件连接,显示所述多个串电路的各电流值;
多个开关,分别配置于所述多个串电路。
2.一种太阳能电池监控装置,其特征在于,包括:
逆变器;
多个接线板,分别包括多个串电路;
端子条,包括配置在所述逆变器输入侧,并且具有多个分支端子的底板,所述多个分支端子分别连接多个配线,所述多个配线分别连接于所述多个接线板,向所述逆变器供应直流电力;
支撑部件,与所述端子条间隔设置;
多个检测元件,与所述多个分支端子的数量相同,分别安装在所述支撑部件上,检测流动于多个配线的电流,所述多个配线分别连接于所述多个分支端子;以及
测量单元,测量由所述多个检测元件分别检测到的多个配线的各电流;
检查单元,用于检查所述接线板的所述多个串电路;
其中,所述多个检测元件分别形成圆形环形状,以使一个配线贯通于一个检测元件;
其中,所述检查单元包括:
多个电流检测元件,分别连接于所述接线板的所述多个串电路来检测电流;
辅助显示单元,分别与所述多个电流检测元件连接,显示所述多个串电路的各电流值;
多个开关,分别配置于所述多个串电路。
3.一种太阳能电池监控装置,其特征在于,包括:
逆变器;
多个接线板,分别包括多个串电路;
端子条,包括配置在所述逆变器输入侧,并且具有多个分支端子的底板,所述多个分支端子分别连接多个配线,所述多个配线分别连接于所述多个接线板,向所述逆变器供应直流电力;
支撑部件,与所述端子条间隔设置;
多个检测元件,与所述多个分支端子的数量相同,分别安装在所述支撑部件上,检测流动于多个配线的电流,所述多个配线分别连接于所述多个分支端子;以及
测量单元,测量由所述多个检测元件分别检测到的多个配线的各电流;
检查单元,用于检查所述接线板的所述多个串电路;
其中,所述多个检测元件分别包括:环形条状的主体部;分别配置在所述主体部两侧的多个端子部;
连接于所述多个接线板的多个配线分别连接于所述多个检测元件的各一侧端子部,而所述多个检测元件的多个另一侧端子部与所述多个端子条的多个分支端子分别连接辅助配线;
其中,所述检查单元包括:
多个电流检测元件,分别连接于所述接线板的所述多个串电路来检测电流;
辅助显示单元,分别与所述多个电流检测元件连接,显示所述多个串电路的各电流值;
多个开关,分别配置于所述多个串电路。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的太阳能电池监控装置,其特征在于,
所述多个检测元件还分别检测电压,所述测量单元还测量由所述多个检测元件分别检测到的电压。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的太阳能电池监控装置,其特征在于,还包括:
主显示单元,连接于所述测量单元,显示所述多个配线的各个电压值与电流值。
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