CN114026523A - 光伏电池板的诊断模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于诊断单个光伏电池板的模块，该模块包括：用于来自光伏太阳能电池板的输入接线(3)的第一连接、用于输出接线(4)的第二连接，至少来自太阳能电池板的能量通过该输出接线输出，通过来自光伏电池板的输入接线(3)测量来自光伏太阳能板的电压和电流的测量装置(5)、控制逻辑(5)和通信装置。由于该模块与每个电池板相关联，可以避免对每个电池板的人工监控，消除无法检测到电池板最大功率点以外的故障或操作的可能性，克服疏散直流电的困难，避免光伏太阳能设备的生产和效率损失。

Description

光伏电池板的诊断模块

技术领域

正如本发明的名称所确立的那样，本发明的目的是一种光伏电池板的诊断模块，即，它涉及一种执行诊断光伏电池板状况的功能的装置。以互补的方式，每个模块还可以具有用于传输到中央或管理单元的功能，其中，同样以互补的方式，所述中央单元还可以具有监控和/或远程控制功能，本发明的诊断模块的功能不受中央模块的存在与否以及该中央模块可能具有的功能的限制。

本发明的另一目的是一种光伏太阳能设施，其在其每个太阳能电池板中具有诊断模块，例如作为本发明的目的的诊断模块。

本发明的特征在于，本发明目的的诊断模块专门用于单个光伏电池板的诊断和监控，因此如果将其应用于多个光伏电池板，则实现每个电池板的单独监控和诊断。

因此，本发明属于光伏太阳能设备领域，尤其属于监控装置。

背景技术

近年来，光伏太阳能设备的数量一直在增加。这些设备中使用的光伏太阳能电池板的数量也在增加。大量光伏太阳能电池板的管理和维护对于确保设备有足够的生产至关重要。

市场趋势是将所有光伏发电系统集中在能够处理更大功率的单个装置中。直流电压到交流电压转换器能够同时处理大量光伏太阳能电池板，并向用户提供有关光伏太阳能生产设备整体生产的信息。

在当前的光伏太阳能设备中，不可能在每个光伏太阳能电池板级单独收集信息。这意味着，为了进行控制和维护，必须通过定期的手动过程，一个接一个，一个电池板一个电池板地完成。因此，可能潜在故障的光伏太阳能电池板、在发电方面可能劣化的光伏太阳能电池板以及需要更换的光伏太阳能电池板都是手动检测的。

也有这样的情况，在人工监控设备中的每一个电池板后，没有检测到电池板，虽然表面上没有损坏，但没有在最大功率点正确配置。这是因为当前系统不区分局部最大值和整体最大值的功率点。因此，根据环境条件，它们可能以错误的方式配置。

此外，目前光伏太阳能电池板设备的趋势是将许多电池板串联连接，进而可以进一步并联连接到其他电池板分支。涉及大量光伏太阳能电池板的这种类型的配置导致对设备的详细状况的诊断非常复杂。如果在设备的一个分支中串联连接的电池板中的一个发生故障，则串联连接到同一分支的其余电池板的生产受到影响，导致生产损失，从而导致设备效率损失。

此外，DC/AC逆变器负责将光伏太阳能电池板产生的直流电压转换为输配电网络所具有的交流电压。当今的太阳能电池板集群是公用的并连接到单个DC/AC逆变器。这种情况使得处理其最大功率点效率低下。通常，将整个设备对应的最大功率点用作最大功率点，而不是单独每个电池板的理想最大功率点。目前，系统在最大功率点的整体产量低于单独配置的每个光伏太阳能电池板的产量。

因此，本发明的目的在于克服上述问题，具体而言：

-人工监控光伏电池板设备的每一个电池板是多么昂贵和费力。

-无法使用当前现有的手段检测任何电池板的最大功率点之外的故障或操作。

-疏散直流电的困难。

-由于一组电池板的最大功率点的产量低于一组电池板的产量总和，其中每个电池板都在最大功率点工作，因此设备的生产和效率损失。

为了克服所述困难，已经开发了用于光伏电池板的诊断模块，如下所述，并且在第一权利要求中反映了其本质。

发明概述

本发明的目的是光伏电池板的诊断模块，即，它专门用于个性化的光伏电池板，而不是用于诊断电池板的通信集群，在这种情况下，每个板都有自己的诊断装置。

该模块是一种电子装置，用于独立和自主地管理和执行光伏太阳能电池板的测量。该模块尽可能靠近光伏太阳能电池板连接，并且能够从中获取个体信息、对其进行管理并将关于其状况的信息发送到也可以连接到同一网络的其他控制系统。

该模块执行单个电池板的电压和电流测量，并将获得的结果发送到其他装置。它还可以方便地控制光伏太阳能电池板产生的电流，以进行必要的测量或诊断。

在光伏太阳能设备的不同模块中执行的电压和电流测量可以发送到中央系统并用于在光伏太阳能发电设备级做出决策。

此外，以互补的方式，它可以对光伏太阳能模块本身执行功率管理和优化操作，并且还以与最后一个实施方案互补的方式，它可以具有将产生的直流电压转换为交流电压的装置。

因此，由于诊断模块是为单个光伏电池板构思和设计的，每个光伏电池板的监控和诊断是单独实现的，此外，作为所有这一切的结果，实现了光伏太阳能设备的总体控制系统。

本申请目的的诊断模块相对于其他解决方案的优点是：

-能够单独诊断每个光伏太阳能电池板。

-能够单独管理每个光伏太阳能电池板。改进最大功率点的位置，因为它是针对每个电池板单独完成的。

-向外界提供有关光伏太阳能电池板的信息。

-简化光伏太阳能发电设备的可扩展性。

-简化了光伏太阳能板与其他光伏太阳能板的连接配置。

-减少光伏太阳能电池板设备的验证时间，验证目前是手动完成的。

-可以访问光伏太阳能电池板级别的信息，以及其他更复杂的处理系统和决策。

-它提供的信息可以被远程监测、管理和/或控制。

除非另有说明，本说明书中使用的所有技术和科学要素均具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义。在实施本发明时，可以使用与本说明书中描述的方法和材料类似或等效的方法和材料。

在整个说明书和权利要求中，“包括”一词及其变体并不旨在排除其他技术特征、添加剂、组件或步骤。对于本领域技术人员来说，本发明的其他目的、优点和特征可以从本发明的描述和实际使用中推导出来。

附图说明

作为对本说明书的补充，并且为了帮助使本发明的特征更容易理解，根据本发明的优选实际示例性实施方案，所述说明书附有构成本说明书的组成部分的一组附图，以说明而非限制的方式代表以下内容。

图1示出了光伏电池板的一般表示，诊断模块例如作为本发明的目标的诊断模块已连接到该光伏电池板。

图2示出了诊断模块最基本实施方案中的第一实施方案。

图3示出了对前一实施方案的补充实施方案，该实施方案能够通过使电池板达到最大功率点的装置来优化所产生的能量。

图4示出了前述实施方案的补充实施方案，其中模块具有用于将直流电压转换为交流电压的系统。

发明详述

参考附图，下面描述提出的本发明的优选实施方案。

图1示出了光伏电池板(1)，诊断模块(2)例如作为本申请目的的模块已经连接到该光伏电池板(1)，已经通过光伏电池板的输出接线组(3)执行的连接，以及用于即时测量诊断模块(2)产生的电压和电流。

诊断模块(2)具有至少一个输出接线组(4)，来自光伏电池板的能量通过该输出接线组输出。

每个诊断模块用于监控和诊断单个光伏电池板，如图2所示，在其最简单的实施方案中，它包括：

-用于测量来自光伏太阳能电池板的电压和电流的测量装置(5)。

-控制逻辑(7)可以是：

ο微控制器，

οFPGA，ASIC，

ο或通过通信系统管理诊断模块的外部控制逻辑。

-通信装置(6)。可以有几种类型：

ο基于通过电源线本身的通信。

ο基于通过独立数据线的通信。

ο基于无线通信。

每个电池板的诊断可以通过执行电池板诊断的控制逻辑(7)与诊断模块本身以整体方式进行，或者通过集中处理系统，集中处理系统可以通过使用连接到其的不同模块进行的测量和传输，利用从其他模块传输的信息在光伏太阳能设备级别执行更复杂的诊断。

图3示出了改进先前实施方案的补充实施方案，并且向其中添加了优化光伏电池板的发电并且负责寻找电池板的最大功率点的装置(8)。

图4显示了一个更完整的实施方案，它可以添加到图2所示的实施方案和图3所示的实施方案中，并且在所示的情况下，它包括在用于优化发电的装置(8)的输出处布置用于管理功率的装置(9)，用于管理功率的装置，其依次首先包括逆变器(10)，在其输出处布置有保护装置(11)。

这些用于管理功率的装置(9)以及其他功能旨在将光伏电池板产生的直流电能量转换为交流电能量，这有助于将所有光伏电池板连接到同一根导线上，避免必须从每个光伏电池板到组逆变器进行布线，这可以极大节省光伏太阳能设备的布线成本。

图5显示了如果用户认为有必要将执行的系统的表示，其中观察到每个光伏电池板(1)都具有其相关联的诊断装置(2)，并且反过来，所有这些都连接到具有多个电能源的集中系统(12)，随后连接到能量控制器(13)。它又可以与通信、管理、监控和/或控制系统(14)相关联。

应该清楚的是，本发明目的的光伏电池板的诊断模块不需要中央控制系统来操作，中央控制系统是任选的并且仅在必要时用于从各个诊断模块中的每一个获得数据。

因此已经充分地描述了本发明的性质以及如何将其付诸实践，必须注意的是，在其本质性质内，本发明可以根据具体在细节不同于以举例方式阐述的实施方案的实施方案的其他实施方案来实施，所寻求的保护将同样涵盖，只要其基本原则不被改动、改变或修改。

Claims (7)

1.光伏电池板的诊断模块，其特征在于它旨在以个性化、独立和自主的方式诊断单个光伏电池板，并且它包括：

-来自光伏太阳能电池板的输入接线(3)的第一连接；

-用于输出接线(4)的第二连接，至少来自光伏电池板的能量通过该输出接线(4)输出；

-测量装置(5)，用于通过来自所述光伏太阳能电池板的所述输入接线(3)测量来自所述光伏太阳能电池板的电压和电流曲线；

-控制逻辑(7)，控制由光伏太阳能电池板产生的电流，执行所述电池板的诊断；

-通信装置(6)。

2.根据权利要求1所述的光伏电池板的诊断模块，其特征在于，所述控制逻辑(7)能够是以下装置之一：

-微控制器，

-FPGA，ASIC，

-或通过所述通信系统管理所述诊断模块的外部控制逻辑。

3.根据权利要求1或2所述的光伏电池板的诊断模块，其特征在于，所述通信装置(6)可以是以下装置中的一个或组合：

-基于通过电源线本身的通信，

-基于通过独立数据线的通信，

-基于无线通信。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光伏电池板的诊断模块，其特征在于，它还具有用于优化所述光伏电池板的发电的装置(8)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光伏电池板的诊断模块，其特征在于，它具有用于管理功率的装置(9)，首先具有逆变器(10)，在其输出处布置有保护装置(11)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的光伏电池板的诊断模块，其特征在于，所述控制逻辑(7)具有将信息发送到模块自身外部的系统的功能，并且其管理所述光伏太阳能设备。

7.光伏太阳能设备，其特征在于，作为所述太阳能设备一部分的每个电池板具有根据权利要求1至6中任一项的相关联的诊断模块，其中所有所述诊断模块(2)与集中系统(12)连接，随后连接到与通信和控制系统(14)相关联的能量控制器(13)。

Images