CN114285376A - 一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置，包括二极管、屏蔽管、固定块、波导丝、通磁开孔、脉冲发生器，二极管反向并联在光伏电池板的正负极输出线上，屏蔽管与二极管的方向平行，固定块固定安装在屏蔽管的内壁上，脉冲发生器安装在屏蔽管的一端，其输出端与波导丝相连，通磁开孔为屏蔽管在相隔特定距离二极管对应位置处的表面开孔。当光伏组串中某一块光伏电池板表面遭遮挡后，其输出电流大幅下降，对应的二极管会有旁路电流流过并在其周围空间中产生一定的磁场，该磁场通过通磁开孔作用在波导丝即可产生一个应变返回脉冲信号，脉冲发生器可通过对应的时间差定位。本发明能快速精准识别出光伏组串中遭遮挡的光伏电板。

Description

一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置

技术领域

本发明涉及光伏阵列故障识别领域，具体涉及一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置。

背景技术

现有的共直流母线光伏电池阵列，由多个光伏组串并联而成，每个光伏组串又由若干个光伏电池板串联构成。由于自身的串联结构，光伏组串的电压值是这若干个光伏电池叠加所得，电流值为单个光伏电池的输出电流值。在光照强度和温度一定时，每个光伏电池板的输出电压和电流是近似相同的。

光伏电池板在长期运行中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，并在光伏电池板上形成一定面积的阴影，从而使被遮挡的光伏电池板区域由电源转变为负载，并消耗其它正常运行光伏电池板所产生的能量，且该区域会持续发热，即热斑效应。在一定时间内，小面积的遮挡也可引起较大的能量损失，严重时，可导致光伏电池板局部烧毁、焊点熔化、栅线毁坏、封装材料老化等永久性损坏，甚至报废。据统计，热斑效应使光伏电池板的实际使用寿命至少减少约10%。

为了降低热斑效应对光伏电池板带来的负面影响，一般的技术方案是在每个光伏电池板两端反向并联一个二极管。当某一光伏电池板出现遮挡现象时，整个组串的输出电流中，大于该光伏电池板输出电流的部分可通过二极管分流。

二极管的分流作用可在一定程度上缓解热斑效应，但只要遭遮挡的光伏电池板还在运行，就会影响光伏电池板本身的使用寿命、降低整个光伏组串的输出功率，且由于缺少检测手段，无法实时监测整个光伏组串是否有遮挡现象的存在及其信息。因此解决光伏遮挡问题的关键，在于快速识别出遭遮挡的光伏电池板。现有技术中，主要通过仪表实时测量组串中光伏电池输出的电流电压的数据，并判断其状态，该技术方案成本较高、可靠性低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置，包括光伏电池板1、二极管2、屏蔽管3、固定块4、波导丝5、通磁开孔6、脉冲发生器7。

所述二极管2反向并联在光伏电池板1的正负极输出线上，当某个光伏电池板1输出电流因遮挡而低于所在光伏组串的输出电流时，对应二极管2流过旁路电流。

所述屏蔽管3是由磁屏蔽材料制成的空心薄壁硬圆管，厚度均匀，能够屏蔽外界磁场，与二极管2的方向平行；所述固定块4是由非金属绝缘材料制成规则圆柱体，在轴线处开小孔，其外径与屏蔽管3的内径相同，固定块4间隔一定的距离固定安装在屏蔽管3的内壁上。

所述波导丝5是由磁致伸缩材料制成的均匀细线，与屏蔽管3长度一致，线径小于固定块4所开小孔的孔径，并依次穿过每个固定块4轴线处的小孔，实现对波导丝5在屏蔽管3内位置的固定，波导丝5在安装时呈拉紧状态，可传输相应的脉冲信号。

所述屏蔽管3在相隔特定距离二极管2对应位置处开有通磁开孔6，通磁开孔6允许流经二极管2的电流所产生的磁场通过；所述脉冲发生器7安装在屏蔽管3的一端，其输出端与波导丝5相连，沿波导丝5发出脉冲信号、接收应变返回脉冲信号。

在使用过程中，光伏组串有两种运行状态：正常无遮挡运行状态和遮挡运行状态，针对这两种运行状态，本发明的工作技术方案如下。

在光伏组串正常无遮挡运行状态下，同组串中的各光伏电池板1输出电流略有差异，每个对应二极管2都有微小旁路电流流过，调整二极管2与通磁开孔6之间的距离，使正常无遮挡运行状态光伏组串的二极管2电流所产生的磁场均不至引起波导丝5产生应变返回脉冲。

当某一块光伏电池板1表面遭遮挡后，其输出电流大幅下降，对应二极管2流过的旁路电流会产生一定的磁场，仅有该磁场可通过通磁开孔6作用于波导丝5，使其沿原脉冲信号路径产生一个应变返回脉冲信号，脉冲发生器7监测到应变返回脉冲信号时，通过测量脉冲信号与该应变返回脉冲信号的时间差确定导致此应变返回脉冲信号产生的位置，显示出该位置对应的光伏电池板1编号，识别出组串中被遮挡的光伏电池板1。

附图说明

图1是本发明基于磁致伸缩光伏电池板遮挡监测识别装置的单板布局结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：参阅图1所示，一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置，包括光伏电池板1、二极管2、屏蔽管3、固定块4、波导丝5、通磁开孔6、脉冲发生器7。

光伏组串为22个光伏电池板1串联组成，单个光伏电池板1最大输出功率300W、最大功率点输出电压32.7V、最大功率点输出电流9.2A，同光照条件下的光伏电池板1输出电流最大误差为0.5A；当某一块光伏电池板1表面遭遮挡后，其输出电流下降超过0.5A。

二极管2反向并联在光伏电池板1的正负极输出线上，当某个光伏电池板1输出电流因遮挡而低于所在光伏组串输出电流时，二极管2流过旁路电流。

屏蔽管3是由磁屏蔽材料制成的空心薄壁硬圆管，具体材料选用镀锌钢板，管壁内径20mm、外径22mm，长度60m，能够屏蔽外界磁场，与二极管2的方向平行。

固定块4是由非金属绝缘材料制成规则圆柱体，具体材料选用橡胶，其轴线处有直径0.6mm小孔，外径20mm且与屏蔽管3的内径相同，间隔一定的距离固定安装在屏蔽管3的内壁上。

波导丝5是由磁致伸缩材料制成的均匀细线，具体材料选用铁镍合金，与屏蔽管3的长度一致，线径0.5mm，依次穿过固定块4轴线处的小孔，实现波导丝5在屏蔽管3内位置的固定，安装时呈拉紧状态，可传输相应的脉冲信号。

通磁开孔6为屏蔽管3在相隔特定距离二极管2对应位置处的表面开孔，每组通磁开孔6由前后左右3排共计12个开孔组成，每个通磁开孔6的孔径3mm，相邻两排通磁开孔6间隔10mm，允许流经二极管2的电流所产生的磁场通过。

脉冲发生器7安装在屏蔽管3的一端，脉冲信号输出端与波导丝5相连，输出电压为直流24V，可产生4mA至20mA的脉冲电流，脉冲频率为1Hz，可根据测得的应变返回脉冲位置，直接显示该位置对应的光伏电池板1编号。

在光伏组串正常无遮挡运行状态下，同组串中的各光伏电池板1输出电流略有差异，每个对应二极管2都有微小旁路电流流过，调整二极管2与通磁开孔6之间的距离，使正常无遮挡运行状态光伏组串的二极管2电流所产生的磁场，不引起波导丝5产生应变返回脉冲。

当某一块光伏电池板1表面遭遮挡后，其输出电流大幅下降，对应二极管2流过的旁路电流会产生一定的磁场，仅有该磁场可通过通磁开孔6作用于波导丝5，使其沿原脉冲信号路径产生一个应变返回脉冲信号，脉冲发生器7监测到应变返回脉冲信号时，通过测量脉冲信号与该应变返回脉冲信号的时间差确定导致此应变返回脉冲信号产生的位置，显示出该位置对应的光伏电池板1编号，识别出组串中被遮挡的光伏电池板1。

Claims (5)

1.一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置，包括光伏电池板（1）、二极管（2）、屏蔽管（3）、固定块（4）、波导丝（5）、通磁开孔（6）、脉冲发生器（7），其特征在于所述二极管（2）反向并联在光伏电池板（1）的正负极输出线上；所述屏蔽管（3）与二极管（2）的方向平行；所述固定块（4）固定安装在屏蔽管（3）的内壁上；所述脉冲发生器（7）安装在屏蔽管（3）的一端，其输出端与波导丝（5）相连；所述屏蔽管（3）在相隔特定距离二极管（2）对应位置处开有通磁开孔（6）。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置，其特征在于所述屏蔽管（3）是由磁屏蔽材料制成的空心薄壁硬圆管。

3.根据权利要求1所述的一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置，其特征在于所述固定块（4）是由非金属绝缘材料制成规则圆柱体，在轴线处开小孔，其外径与所述屏蔽管（3）的内径相同。

4.根据权利要求1所述的一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置，其特征在于所述波导丝（5）是由磁致伸缩材料制成的均匀细线，与所述屏蔽管（3）的长度一致，线径小于所述固定块（4）所开小孔的孔径，并依次穿过所述固定块（4）轴线处的小孔，传输相应脉冲信号。

5.根据权利要求1所述的一种基于磁致伸缩的光伏电池板遮挡监测识别装置，其特征在于所述每组通磁开孔（6）由前后左右3排共计12个开孔组成。

Images