CN108233864A - 一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路及检测方法，该电路包括光二极管L1；所述发光二极管L1与电阻R1串联，最后并联在故障光伏板的两端；该电路还包括发光二极管L2或者发光二极管L3，发光二极管L2与调节电阻R3串联后与二极管D1并联，然后并联在太阳能光伏板两端。或者发光二极管L3与电阻R4并联后与二极管D2串联，然后并联在故障光伏板两端。本发明在检测出故障的同时，也可以保证与该故障光伏板相串联的光伏板能够正常使用。人工对光伏板进行检修或替换的过程中，该光伏板串联支路正常工作，提高了人工检测速度和工作效率。

Description

一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路及检测方法
技术领域
本发明属于电路设计技术领域，具体地说，涉及一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路及检测方法。
背景技术
太阳能电池组件以一定的排列方式组合起来，以便于更好的采集光能用于发电，提高光能利用率。常见的排列组合方式为各光伏板的串并联结构，当一串联支路中某一个光伏板出现故障，故障原因可能是长时间的使用而导致的光伏组件自身损坏或者光伏板的热斑效应。此种情况下的故障光伏板等效于大电阻状态，在此条件下，该串联支路其它未出现故障的光伏板不能通过串联回路正常工作，光能利用效率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路及检测方法，本发明保证在检测出某一光伏板存在故障的同时，也不影响与该故障光伏板所串联的其它光伏板的正常使用。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，包括发光二极管L1、固定电阻R1、二极管D1、发光二极管L2和限流电阻R3；所述发光二极管L1与电阻R1串联，最后并联在故障光伏板的两端；所述发光二极管L2与调节电阻R3串联后与二极管D1并联，然后并联在太阳能光伏板两端。
可选地，所述的发光二极管L1与可调电阻R2并联之后与电阻R1串联。
可选地，所述的发光二极管L1和发光二极管L2发出的光的颜色不同。
本发明公开了一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，包括发光二极管L1、固定电阻R1、可调节电阻R2、二极管D2、发光二极管L3和电阻R4；所述发光二极管L1与电阻R1串联，最后并联在故障光伏板的两端；所述发光二极管L3与电阻R4并联后与二极管D2串联，然后并联在故障光伏板两端。
可选地，所述的发光二极管L1与可调电阻R2并联之后与电阻R1串联。
可选地，所述的发光二极管L1和发光二极管L3发出的光的颜色不同。
本发明公开了一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路的检测方法，包括以下步骤：
将上述的光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路并联在太阳能光伏板两端；
若该太阳能光伏板未发生故障，则发光二极管L1持续发出一种光，发光二极管L2不发光；
若该太阳能光伏板存在故障，则发光二极管L2发另一种光，且发光二极管L1不发光。
可选地，调节可调电阻R2使发光二极管L1达到导通电压后发光，但光会逐渐熄灭，则该太阳能光伏板存在故障。
本发明公开了一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路的检测方法，包括以下步骤：
将上述的光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路并联在太阳能光伏板两端；
若该太阳能光伏板未发生故障，则发光二极管L1持续发出一种光，发光二极管L3不发光；
若该太阳能光伏板存在故障，则发光二极管L3发另一种光，且发光二极管L1不发光。
可选地，调节可调电阻R2使发光二极管L1达到导通电压后发光，但光会逐渐熄灭，则该太阳能光伏板存在故障。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1)本发明能通过发光二极管的发光情况来检测出存在故障的光伏板和该支路工作情况。
2)在检测出故障的同时，也可以保证与该故障光伏板相串联的光伏板能够正常使用。人工对光伏板进行检修或替换的过程中，该光伏板串联支路正常工作，提高了人工检测速度和工作效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例1光伏板故障检测及故障自屏蔽电路电流流向图；
图2是本发明实施例2光伏板故障检测及故障自屏蔽电路电流流向图。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，如图1所示，包括发光二极管L1、固定电阻R1、二极管D1、发光二极管L2和限流电阻R3；所述发光二极管L1与电阻R1串联，最后并联在故障光伏板的两端；所述发光二极管L2与调节电阻R3串联后与二极管D1并联，然后并联在太阳能光伏板两端。
其中，固定电阻R1的作用是限流，防止电流过大而导致发光二极管L1损坏，限流电阻R3的作用也是限流，防止发光二极管L2因流过电流过大而损坏。
可选地，所述的发光二极管L1与可调电阻R2并联之后与电阻R1串联。
可选地，所述的发光二极管L1和发光二极管L2发出的光的颜色不同。
本发明还公开了一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，如图2所示，包括发光二极管L1、固定电阻R1、可调节电阻R2、二极管D2、发光二极管L3和电阻R4；所述发光二极管L1与电阻R1串联，最后并联在故障光伏板的两端；所述发光二极管L3与电阻R4并联后与二极管D2串联，然后并联在故障光伏板两端。
其中，固定电阻R1的作用是限流，若被测光伏板为故障光伏板，电流主要经电阻R4流过，流过发光二极管L3所在支路的电流较小，电阻R4为发光二极管L3提供导通电压，流经电阻R4的电流越大，发光二极管L3亮度越高。
可选地，所述的发光二极管L1与可调电阻R2并联之后与电阻R1串联。
可选地，所述的发光二极管L1和发光二极管L3发出的光的颜色不同。
其中，二极管D1或二极管D2具有单向导通性，以及发光二极管L1、发光二极管L2和发光二极管L3有较小电流流过会发光的性质来对光伏板故障进行检测。
本发明通过二极管D1或二极管D2的单向导通特性和发光二极管L1、发光二极管L2和发光二极管L3相结合检测出某一块光伏板出现故障的同时，所述光伏板故障检测及故障自屏蔽电路可以自动屏蔽该损坏的光伏板，确保与该损坏光伏板相串联的其他光伏板能够通过电流以便正常工作、提高光能利用效率。
该电路具有光伏板故障屏蔽功能，当光伏板串联支路某一光伏板发生故障时，该故障光伏板等效为无穷大阻抗为开路状态，导致故障光伏板前后光伏板的电流不能连通；此时，利用二极管D1或二极管D2的单向导通特性，电流可以经过所述光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路流向下一个正常工作的光伏板。
若被检测的光伏板无故障，根据二极管D1或二极管D2的单向导通特性可知，发光二极管L2或L3均不能导通发光，调节可调电阻R2使L1两端的电压降满足L1的正向导通电压，此时发光二极管L1持续正常发光，且发光亮度的明暗程度与流过被检测光伏板电流有关，流过被检测光伏板的电流越大，则发光二极管越亮。
该电路结构及工作原理简单，对光伏板是否存在故障的检测准确性高，且电路所需主要元器件如二极管、发光二极管等价格便宜耐用，因此所述光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路制作成本低。
实施例1
一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，如图1所示，包括发光二极管L1、固定电阻R1、二极管D1、发光二极管L2和限流电阻R3；所述发光二极管L1与可调电阻R2并联之后与电阻R1串联，最后并联在故障光伏板的两端；所述发光二极管L2与调节电阻R3串联后与二极管D1并联，然后并联在太阳能光伏板两端。
太阳能光伏板电路包括依次串联的第一光伏板1、第二光伏板2和第三光伏板3；光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路并联在第二光伏板2的两端。
其中，第二光伏板2、第三光伏板3和发光二极管L1三者的连接处为A节点；
第二光伏板2、发光二极管L1和二极管D1三者的连接处为B节点；
发光二极管L1、二极管D1和限流电阻R3三者的连接处为C节点；
发光二极管L2、二极管D1和固定电阻R1三者的连接处为D节点；
二极管D1、固定电阻R1和第二光伏板三者的连接处为E节点；
第一光伏板、第二光伏板和固定电阻R1三者的连接处为F节点；
当被检测的光伏板存在故障时：发光二极管L2持续发红光，发光二极管L1不发光或适当调节R2后发光二极管L1发绿光，但发光二极管L1的光度会逐渐熄灭，调节R2能使发光二极管L1先亮后灭的原因是被测光伏板第二光伏板2中还可能存有残留电压。图1中箭头为发生故障时所述电路中的电流流向图，第二光伏板2发生故障时其自身是没有电流流过的或流过的电流非常微小，此时该串联支路中的其他光伏板是不能正常工作的，但接入所述光伏板故障检测及故障自屏蔽电路后，第三光伏板3中出来的电流会绕过故障光伏板2，经由A-B-C-D-E-F流向第一光伏板1与之正常连通，使该串联支路中的其它未发生故障的光伏板正常工作，如此即可“屏蔽”故障第二光伏板2，保证光伏系统的光电利用率和经济效益。若被检测的第二光伏板无故障：根据二极管的单向导通特性可知，发光二极管L2不能导通发光，此时发光二极管L1持续正常发光，且发光亮度的明暗程度与流过被检测光伏板电流有关，流过被检测光伏板的电流越大，则发光二极管越亮。
实施例2
一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，如图2所示，包括发光二极管L1、固定电阻R1、可调节电阻R2、二极管D2、发光二极管L3和电阻R4；所述发光二极管L1与可调电阻R2并联之后与电阻R1串联，最后并联在故障光伏板的两端；所述发光二极管L3与电阻R4并联后与二极管D2串联，然后并联在故障光伏板两端。
其中，第二光伏板2、第三光伏板3和发光二极管L1三者的连接处为a节点；
第二光伏板2、发光二极管L1和二极管D2三者的连接处为b节点；
发光二极管L1和二极管D2的连接处为c节点；
发光二极管L3、二极管D2和电阻R4三者的连接处为d节点；
发光二极管L3、电阻R4和固定电阻R1三者的连接处为e节点；
第一光伏板1、第二光伏板2和固定电阻R1三者的连接处为f节点；
当被检测的光伏板存在故障时：发光二极管L3持续发红光，发光二极管L1不发光或适当调节可调节电阻R2后发光二极管L1发绿光，但发光二极管L1的光度会逐渐熄灭，调节可调节电阻R2能使发光二极管L1先亮后灭的原因是被测光伏板(第二光伏板2)中还可能存有残留电压。图2中箭头为发生故障时所述电路中的电流流向图，第二光伏板2发生故障时其自身是没有电流流过的或流过的电流非常微小，此时该串联支路中的其他光伏板是不能正常工作的，但接入所述光伏板故障检测及故障自屏蔽电路后，第三光伏板3中出来的电流会绕过故障光伏板(第二光伏板2)，经由a-b-c-d-e-f流向第一光伏板1与之正常连通，使该串联支路中的其它未发生故障的光伏板正常工作，如此即可“屏蔽”故障光伏板(第二光伏板2)，保证光伏系统的光电利用率和经济效益。若被检测的光伏板无故障：根据二极管的单向导通特性可知，发光二极管L3不能导通发光，此时发光二极管L1持续正常发光，且发光亮度的明暗程度与流过被检测光伏板电流有关，流过被检测光伏板的电流越大，则发光二极管越亮。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，其特征在于，包括发光二极管L1、固定电阻R1、二极管D1、发光二极管L2和限流电阻R3；所述发光二极管L1与电阻R1串联，最后并联在故障光伏板的两端；所述发光二极管L2与调节电阻R3串联后与二极管D1并联，然后并联在太阳能光伏板两端。
2.根据权利要求1所述的光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，其特征在于，所述的发光二极管L1与可调电阻R2并联之后与电阻R1串联。
3.根据权利要求1所述的光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，其特征在于，所述的发光二极管L1和发光二极管L2发出的光的颜色不同。
4.一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，其特征在于，包括发光二极管L1、固定电阻R1、可调节电阻R2、二极管D2、发光二极管L3和电阻R4；所述发光二极管L1与电阻R1串联，最后并联在故障光伏板的两端；所述发光二极管L3与电阻R4并联后与二极管D2串联，然后并联在故障光伏板两端。
5.根据权利要求4所述的光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，其特征在于，所述的发光二极管L1与可调电阻R2并联之后与电阻R1串联。
6.根据权利要求4所述的光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路，其特征在于，所述的发光二极管L1和发光二极管L3发出的光的颜色不同。
7.一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求1-3中任一权利要求所述的光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路并联在太阳能光伏板两端；
若该太阳能光伏板未发生故障，则发光二极管L1持续发出一种光，发光二极管L2不发光；
若该太阳能光伏板存在故障，则发光二极管L2发另一种光，且发光二极管L1不发光。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，调节可调电阻R2使发光二极管L1达到导通电压后发光，但光会逐渐熄灭，则该太阳能光伏板存在故障。
9.一种光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求4-6中任一权利要求所述的光伏板故障检测及故障自屏蔽保护电路并联在太阳能光伏板两端；
若该太阳能光伏板未发生故障，则发光二极管L1持续发出一种光，发光二极管L3不发光；
若该太阳能光伏板存在故障，则发光二极管L3发另一种光，且发光二极管L1不发光。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，调节可调电阻R2使发光二极管L1达到导通电压后发光，但光会逐渐熄灭，则该太阳能光伏板存在故障。
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