CN114788169B - 太阳能阵列监测和与远程控制器的安全断开 - Google Patents

Abstract

太阳能板阵列包括太阳能板和转换器，其中，板桥可以与太阳能板相关联和/或信号桥可以与用于与板桥进行通信的转换器相关联。

Description

太阳能阵列监测和与远程控制器的安全断开

优先权要求

本申请是2020年9月17日提交的美国专利申请17/024,563太阳能阵列通信的部分延续，该美国专利申请是2017年4月21日提交的美国专利申请15/494,284太阳能阵列通信的部分延续。

背景技术

发明的领域

本发明涉及用于传导电信号的制品。特别地，太阳能阵列通信信号，诸如去往或源自太阳能板的信号。

相关技术的讨论

太阳能板阵列提供电能的生成和收集。来自包括电流和电压的信息的板的通信是事后才想到的。与板的通信是几乎没有注意到的设施。

发明内容

本发明提供了一种用于通过太阳能阵列通信信号的手段。在实施例中，太阳能板阵列通信系统包括：以串联电路连接的多个太阳能板，太阳能板用于供应转换器；包括与电容并联的电阻的信号桥；包括与二极管并联的信号桥的板桥；跨过转换器输入的信号桥，以及用于将电流注入信号桥电容的第一电流传感器/注入器；以及，对于每个太阳能板，跨过太阳能板输出的板桥，用于感测流经板桥的电流的第二电流传感器/注入器，以及由第二电流传感器/注入器激活的开关；其中，开关用于从电路移除太阳能板，并且由第一电流传感器/注入器注入的电流的变化被第二电流传感器/注入器感测，以改变开关的状态。

在实施例中，太阳能板阵列通信系统进一步包括：温度换能器，用于测量与太阳能板阵列中的一个太阳能板相关联的温度；第二电流传感器/注入器，用于在板桥引线中注入与测量的温度相关的电流；以及，第一电流传感器/注入器，用于感测注入的电流。在实施例中，太阳能板阵列通信系统进一步包括：电流换能器，用于测量与太阳能板阵列中的一个太阳能板相关联的电流；第二电流传感器/注入器，用于在板桥引线中注入与测量的电流相关的电流；以及，第一电流传感器/注入器，用于感测注入的电流。在实施例中，太阳能板通信系统进一步包括：电压换能器，用于测量与太阳能板阵列中的一个太阳能板相关联的电压；第二电流传感器/注入器，用于在板桥引线中注入与测量的电压相关的电流；以及，第一电流传感器/注入器，用于感测注入的电流。

在实施例中，太阳能板阵列通信系统包括：以串联电路连接的多个太阳能板，太阳能板用于供应转换器；包括与电容并联的电阻的信号桥；包括与信号桥并联的二极管的板桥；对于第一对太阳能板，板桥跨过太阳能板输出，并且第一电流传感器/注入器用于感测板桥引线中的电流；对于第一对太阳能板中的每个太阳能板，开关用于从电路移除太阳能板；对于第二对太阳能板，板桥跨过太阳能板输出，并且第二电流传感器/注入器用于感测板桥引线中的电流；对于第二对太阳能板中的每个太阳能板，开关用于从电路移除太阳能板；以及，跨过转换器输入的信号桥，以及用于将电流注入信号桥引线的第三电流传感器/注入器；其中，当在第三电流传感器/注入器处注入的电流改变时，开关的状态改变。

在实施例中，太阳能板阵列通信系统进一步包括：温度换能器，用于测量与太阳能板阵列中的一个太阳能板相关联的温度；第二电流传感器/注入器，用于在板桥引线中注入与测量的温度相关的电流；以及，第三电流传感器/注入器，用于感测注入的电流。在实施例中，太阳能板通信系统进一步包括：电流换能器，用于测量与太阳能板阵列中的一个太阳能板相关联的电流；第二电流传感器/注入器，用于在板桥引线中注入与测量的电流相关的电流；以及，第三电流传感器/注入器，用于感测注入的电流。在实施例中，太阳能板通信系统进一步包括：电压换能器，用于测量与太阳能板阵列中的一个太阳能板相关联的电压；第二电流传感器/注入器，用于在板桥引线中注入与测量的电压相关的电流；以及，第三电流传感器/注入器，用于感测注入的电流。

附图说明

参考附图来描述本发明。这些附图，被结合在本文中并且形成说明书的一部分，示出发明的实施例，并且与说明书一起进一步用于解释使相关领域的技术人员能够制造和使用发明的原理。

图1示出了包括经由桥连接到转换器的太阳能板阵列的系统。

图2A-D示出了具有图1的系统的控制器的转换器和信号桥。

图3A-D示出了具有图1的系统的控制器和太阳能板的板桥。

图4示出了图1的系统的操作模式。

图5示出了包括经由桥连接到转换器的太阳能板阵列的系统的另一实施例。

图6A-B示出了具有连接到图5的系统的多个太阳能板的控制器的板桥。

图7A-B示出了具有控制器设计的替代板桥。

图8A-B示出了连接到n个太阳能板的系统控制器和板控制器。

图8C示出了互连的板控制器和板阵列块。

图8D1-8D2示出了连接到不同数量的太阳能板的板控制器。

图8E-F示出了连接到不同数量的太阳能板的板控制器。

图8G1-G2示出了包括与板传感器或换能器互连的度量块的板控制器。

具体实施方式

本文中提供的公开内容描述了发明的一些实施例的示例。设计、附图和描述是它们公开的实施例的非限制性示例。例如，公开的设备和/或方法的其它实施例可以包括或可以不包括本文中描述的特征。此外，公开的优点和益处可以仅应用到发明的某些实施例，并且不应该用于限制公开的发明。电耦接、连接和互连指的是直接或间接连接，使得当A连接到C时，可能存在中间设备B。

本发明提供了用于在太阳能板阵列内通信信号的手段。发明的实施例在收发器中利用电流传感器/注入器，该收发器将信号注入太阳能板阵列，并且从太阳能板阵列获得信号。

在图1中，示出了连接到转换器的太阳能板阵列100。太阳能板118,120是光伏板，并且当阳光存在时具有电压输出。

太阳能板118,120连接到电力转换器110。转换器可以是DC-AC转换器或DC-DC转换器或两者的某个组合。如图所示，在该串转换器系统中只有一个用于多个太阳能板的转换器。通常，转换器远离太阳能板阵列安装。

太阳能板118,120经由桥连接到转换器110。每个太阳能板通过具有控制器的板桥114,116连接到具有控制器的信号桥112，并且板桥互连。接着，信号桥连接到转换器110。

如下面解释的，可以通过太阳能板布线来传递高频信号。特别地，信号可以通过互连布线130从信号桥112传递到板桥114和116以及从板桥传递到信号桥。如描述的，i)转换器到信号桥互连，ii)信号桥到板桥互连，以及iii)太阳能板到板桥互连不排除中间设备。线132将板桥116与信号桥112互连。

图2A示出了转换器和具有控制器的信号桥200A。在该图中，信号桥212跨过转换器110的输入229。与信号桥引线213耦接的是磁耦接器，诸如电流传感器/注入器215。项目291是可选的备用电源，该备用电源可以与翻译器/发送器216连接。

来自电流传感器/注入器215的信号与控制器传递或交换。在控制器中，翻译器/发送器216翻译来自电流传感器/注入器的信号或向电流传感器/注入器发送信号。例如，从信号桥获得的信号被翻译并且发送到输入/输出块214。例如，发送到太阳能板118,120的信号可以源自输入/输出块214处，被翻译，并且通过布线130传递到具有控制器的板桥114,116。

当电流传感器/注入器215将电流注入信号桥时，信号被发送。这些信号可以实现数个功能，包括从电路移除一个或多个太阳能板的功能。当电流传感器/注入器215被信号桥中的电流激励时接收到的信号提供关于太阳能板阵列的信息，包括电压、电流和温度。

信号桥控制器218或其部分可以以硬连线逻辑或多用途逻辑实施或者包括在硬连线逻辑或多用途逻辑中，诸如专用集成电路(“ASIC”)、微控制器、计算机处理单元(“CPU”)或现场可编程门阵列(“FPGA”)。

图2B示出了信号桥200B。如图所示，桥包括与电容235并联的电阻233。电容为高频信号提供通信路径，例如在50.0至200.0千赫的范围中的信号。电阻是可选的，并且可以提供用于排出电容中存储的能量的手段。

在实施例中，电容的值在2.0至20.0微法的范围中。在实施例中，电阻的值在1.0至10.0兆欧的范围中。

图2C示出了信号桥200C。如图所示，桥包括与电阻240串联的电容235(第一网络)，并且第一网络与电阻233并联。对于电容235和电阻233，值类似于上面那些值。第二电阻240的值比电阻233的值小。在实施例中，第二电阻的值是1至10欧。信号桥250可以代替信号桥212。信号桥250可以代替图3B中的信号桥342。

图2D示出了信号桥200D。如图所示，桥包括与电感242串联的电容235(第二网络)，并且第二网络与电阻233并联。对于电容235和电阻233，值类似于上面那些值。电感242的值很小。在实施例中，电感的值是1至1,000nH。信号桥260可以代替信号桥212。信号桥260可以代替图3B中的信号桥342。

具有控制器的板桥114,116的典型是图3A，图3A示出了连接到具有控制器的板桥的太阳能板300A。

如图3A中所见，具有控制器的板桥114在具有太阳能板118的电路中。具有控制器的板桥114包括跨接太阳能板118的输出323,324的板桥310。与板桥引线311耦接的是磁耦接器，诸如电流传感器/注入器312。

断开设备(诸如开关或多个开关316)在太阳能板的输出(诸如太阳能板118的负输出324)中。在实施例中，断开设备或开关中的一个开关在太阳能板和与板桥310的连接320之间。

到达电流传感器/注入器312的信号传递到控制器318。在控制器中，翻译器/发送器314翻译信号并且传递它们。在信号传递到开关316的情况下，接收到的环形信号中的变化可以改变开关的状态。例如，变化可以是逻辑0或1。例如，变化可以是逻辑串，诸如形成逻辑字或多个逻辑字的逻辑串。

离开电流传感器/注入器312的信号从控制器318中的翻译器/发送器314传递到电流传感器/注入器312。通过电流传感器/注入器312将信号注入板引线311，通过布线130将信号传导到转换器处的信号桥。

翻译器/发送器314或其部分可以以硬连线逻辑或多用途逻辑实施或者包括在硬连线逻辑或多用途逻辑中，诸如专用集成电路(“ASIC”)、微控制器、计算机处理单元(“CPU”)或现场可编程门阵列(“FPGA”)。

图3B示出了板桥300B。板桥310包括与二极管348并联的信号桥342。信号桥包括与电阻344并联的电容346。

在实施例中，电容346的值在2.0至20.0微法的范围中。在实施例中，电阻344的值在1.0至10.0兆欧的范围中。在实施例中，二极管是80V、15Amp、肖特基二极管。

图3C示出了以另一配置300C连接到板桥的太阳能板。在该实施例中，控制器318包括度量模块，诸如连接到翻译器/发送器314的度量模块317，用于与翻译器/发送器交换信号。度量可以包括与太阳能板或太阳能板性能相关联的测量。包括来自换能器的信号的信号可以源自度量模块处，并且包括来自换能器的信号的信号可以发送到度量模块。

度量模块317可以在控制器318和/或太阳能板118中。度量模块317可以具有到太阳能板或到太阳能板中的传感器的电连接319，诸如到温度传感器321、电流传感器323和电压传感器325的电连接。

图3D示出了断开设备300D。断开设备可以包括一个或多个开关(示出了两个)并且开关可以是联动的或不联动的。在实施例中，两个开关354,356是联动的，使得输入到开关350的适当信号断开两个开关(352从358断开两次)或闭合两个开关(352连接到358)。如本领域技术人员将理解的，诸如保险商实验室(Underwriters Laboratories)的认证机构可能要求太阳能板断开是冗余的。

图4示出了经由电流传感器/注入器的通信400。在第一操作模式中，安全信号从电流传感器/注入器215(即，图4中的转换器环形件)传递到电流传感器/注入器312(即，图4中的板环形件)。这里，电流传感器/注入器215在转换器110处或附近注入信号，并且电流传感器/注入器312在太阳能板118处接收信号以改变开关316的状态。

在第二操作模式中，度量从电流传感器/注入器312传递到电流传感器/注入器215。这里，电流传感器/注入器312在太阳能板118处或附近注入信号，并且电流传感器/注入器215在转换器110处接收信号，以将信息传送到翻译器/发送器216和I/O块214。例如，在来自温度传感器321的温度信息被传送的情况下，翻译器/发送器可以提供信号的翻译，并且I/O块可以直接或间接地利用翻译后的信号来管理太阳能阵列。

图5-6A-B示出了太阳能板通信系统的其它实施例500,600A-B。

图5示出了连接到转换器的太阳能板阵列的另一实施例。在图中，转换器110连接到四个或更多个太阳能板520,522,524,526。

具有控制器的信号桥112连接在转换器110和具有控制器的板桥514,516之间，并且布线560连接信号桥和板桥。具有控制器的板桥514将具有控制器的信号桥112和太阳能板520,522互连。具有控制器的板桥516将具有控制器的信号桥112和太阳能板524,526互连。如描述的，i)转换器到信号桥互连，ii)信号桥到板桥互连，以及iii)太阳能板到板桥互连不排除中间设备。

来自具有控制器的信号桥112的信号经由布线560到达具有控制器的板桥。具有控制器的板桥514,516的典型是图6A的具有控制器的板桥514。

如图6A中所见，单个翻译器/发送器650与两个开关316互连，这两个开关316用于从电路移除太阳能板520,522。与板桥引线622耦接的是磁耦接器，诸如电流传感器/注入器620，该电流传感器/注入器620用于与翻译器/发送器的端子0交换信号。例如，经由翻译器/发送器端子1,2与开关的连接来断开或闭合开关316的信号。

第一板桥310跨过第一太阳能板520的输出，并且第二板桥310跨过第二太阳能板522的输出。在实施例中，开关316在太阳能板520,522和板桥引线连接652,654之间。

在第一太阳能板520电路中，开关316提供用于将太阳能板与电路断开/连接的手段。在第二太阳能板522电路中，第二开关316提供用于将太阳能板与电路断开/连接的手段。

具有控制器的板桥的典型514,516也是图6B的具有控制器的板桥514。

如图6B中所见，单个翻译器/发送器650与两个开关316互连，并且与每个太阳能板的换能器互连。在各种实施例中，翻译器/发送器650包括如图3C中注释项目317所示的度量块。换能器可以用于温度571、电流572和电压573。

第一板桥310跨过第一太阳能板520的输出，并且第二板桥310跨过第二太阳能板522的输出。在实施例中，开关316在太阳能板520,522和板桥引线连接652,654之间。

与板桥引线622耦接的是磁耦接器，诸如电流传感器/注入器620，该电流传感器/注入器620用于与翻译器/发送器的端子0交换信号。例如，经由翻译器/发送器端子1,2与开关的连接来断开或闭合开关316的信号。例如，向信号桥112提供诸如温度、电流和电压的板管理信息的信号。

在具有控制器的板桥的其它实施例中，单个翻译器/发送器可以与三个、四个或更多个开关316互连，并且与每个太阳能板的换能器互连。这些实施例利用与图6A类似的架构。

可以使用除了图3A和图6A的板桥设计之外的板桥设计。

图7A示出了替代的板桥和控制器设计700A。在替代的板桥和控制器设计中，电容704和二极管702跨过太阳能板118的输出323,324。在负太阳能板输出中以及在电容704和二极管702的阳极之间是开关316。跨过开关的是信号桥710。信号桥是诸如200B,200C,200D的电容网络。

诸如电流传感器/注入器312的磁耦接用于注入电流，并且用于感测在正太阳能板输出引线323中流动的电流。特别地，磁耦接位于与转换器连接的布线130中的二极管702的阴极连接附近。电流传感器/注入器312连接313到翻译器/发送器708，翻译器/发送器708又连接到开关316。

源自转换器附近的信号桥处的信号由布线130传导到板桥，被翻译并且影响例如开关状态。源自太阳能板附近的板桥处的信号由布线130传导到信号桥，被翻译并且提供例如太阳能板的性能。

板桥和控制器替代720可以代替图1的板桥和控制器114和116。

图7B示出了替代的板桥和控制器设计700B。在替代的板桥和控制器设计中，两个太阳能板连接在一起。

利用第一太阳能板520，电容704和二极管702跨过太阳能板520的输出。在负太阳能板输出中以及在电容704和二极管702的阳极之间是开关316。跨过开关的是信号桥752。第一太阳能板的负太阳能板输出引线连接到第二太阳能板522的正输出引线。

利用第二太阳能板522，电容704和二极管702跨过太阳能板522的输出。在负太阳能板输出中以及在电容704和二极管702的阳极之间是开关316。跨过开关的是信号桥752。信号桥是诸如200B,200C,200D的电容网络。

诸如电流传感器/注入器312的磁耦接用于注入电流，并且用于感测在第一太阳能板的正太阳能板输出引线中流动的电流。特别地，磁耦接位于与转换器连接的布线560中的二极管702的阴极连接附近。

如所见，电流传感器/注入器312在端子0处连接313到翻译器/发送器750。翻译器/发送器的端子1在第一太阳能板520处连接到开关316，并且翻译器/发送器的端子2在第二太阳能板522处连接到开关316。

源自转换器附近的信号桥处的信号由布线560传导到板桥，被翻译并且影响例如两个开关中的开关状态。源自太阳能板附近的板桥处的信号由布线560传导到信号桥，被翻译并且提供例如太阳能板的性能。

板桥和控制器替代760可以代替图5的板桥和控制器514和516。

图8A-B示出了太阳能板通信系统的另一实施例800A-B。

在图8A中，转换器110具有连接801，该连接801可以是到与其它AC源互连的AC电网的输出连接(诸如AC输出连接)。转换器输入连接可以是DC连接。转换器导体或线811,812与包括板控制器818和/或板阵列819的板块847互连。转换器的一些实施例包括电容111，诸如跨过转换器输入耦接的电容。电容可以经由导体811,812提供电流路径。电容可以提供通过转换器110和板控制器的板桥的电流路径(例如，参见图8D)。

电流传感器/注入器215(诸如环形电流互感器)靠近或磁耦接到转换器线811,812中的一个。电流传感器/注入器连接到系统控制器810，系统控制器810可以包括I/O块214和翻译器/发送器216中的任何一个。翻译器/发送器216可以包括诸如半导体存储器或非易失性半导体存储器的存储器，并且存储器可以存储诸如警报值的值。

系统控制器可以由交流(AC)供电。系统控制器可以与备用电源808互连或可以包括备用电源808，诸如AC或DC备用电源。当例如到AC源的转换器输出连接丢失或降级时，AC备用电源可以提供电力。因此，当在转换器输出连接801处没有来自AC电网或AC源的AC电力可用或该AC电力不足时，备用电源可以使得系统控制器能够运行。

电流传感器/注入器215经由线809耦接到翻译器/发送器216。在一些实施例中，I/O块214和备用电源808与翻译器/发送器互连。

图8B示出了耦接到板阵列的板控制器800B。如提到的，板控制器818与转换器线811,812互连。第二电流传感器/注入器312示为靠近第一电流传感器/注入器215和板控制器818之间的导体811。第二电流传感器/注入器经由线824与板控制器互连。板控制器与板阵列819中的一个或多个(1至n)太阳能板(例如，太阳能板118,120)互连。

在各种实施例中，板控制器818包括板桥310、翻译器/发送器314和开关803...(例如，用于将太阳能板118,120与转换器110断开的开关)中的一个或多个。在实施例中，板控制器包括一个板桥、一个翻译器/发送器和用于切换n个太阳能板的n个开关。

在一些实施例中，板控制器818包括存储器设备813或与存储器设备813互连，例如半导体存储器或非易失性半导体存储器。在可以命令所有n个开关一致地断开或闭合的情况下，存储器可以指示和/或启用开关以维持和/或恢复最后命令的开关状态。

板控制器818可以由AC或DC电力供电。在实施例中，太阳能板由DC(直流)电力供电。DC电力可以从太阳能板118,120获得。这里，当太阳能板暴露于阳光时，并且当太阳能板生成充足的电力时，板控制器是可操作的。

在实施例中，足够的板电力和存储器813可以使得开关803...维持最后命令的开关状态。在使用诸如非易失性存储器的存储器813的情况下，开关可以在板电力丢失之后重新获得最后命令的开关状态。

在实施例中，当到诸如AC电源的电源的转换器输出连接丢失或降级时，备用电源808可以使得系统控制器810能够经由第一电流传感器/注入器215和第二电流传感器/注入器312之间的通信来传送命令或交换信息，该信息可以包括系统控制器命令和板度量。在一些实施例中，来自太阳能板(例如，118,120)可用的电力可以与转换器110断开，而不管到电源的转换器输出连接801丢失或降级。在一些实施例中，当系统控制器810检测到到AC源的转换器输出连接丢失或降级时，可以与转换器110断开来自太阳能板可用的电力，并且这里使用备用电源808的系统控制器810可以向板控制器传送断开命令。

图8C示出了连接到多个板块的转换器输入800C。如所见，板块847与板块849串联互连817。此外，一个或多个附加的板块可以具有类似于板块847和849之间的串联连接。

图8D1示出了耦接到一个太阳能板的板控制器800D1。这里，板控制器818包括板桥310、翻译器/发送器314和用于与一个太阳能板118互连的一个开关805。板桥互连转换器线811,812。翻译器/发送器线832与开关805互连，并且翻译器/发送器线824与第二电流传感器/注入器312互连。

开关805经由线835和843将太阳能板118与板桥线823和转换器线812的结833互连。线811和821在结837处互连。该结和太阳能板118由线815互连。

翻译器/发送器314与电流传感器/注入器312互连，以便从系统控制器接收命令和/或与系统控制器810交换可能包括命令的信息。值得注意的是，翻译器/发送器314可以从互连的开关和/或太阳能板接收信息和/或命令。

图8D2示出了耦接到两个太阳能板的板控制器800D2。这里，板控制器818包括板桥310、翻译器/发送器314和用于与两个太阳能板118,120互连的两个开关803,805。板桥互连转换器线811,812。翻译器/发送器线830与开关803互连，翻译器/发送器线832与开关805互连，并且翻译器/发送器线824与第二电流传感器/注入器312互连。

第一开关803根据经由线830从翻译器/发送器314接收到的命令，建立串联连接841,842以选择性地互连两个太阳能板。第二开关805经由线835和843将第二太阳能板120与板桥线823和转换器线812的结833互连。线811和821在结837处互连。该结和第一太阳能板118由线815互连。

翻译器/发送器314与电流传感器/注入器312互连，以便从系统控制器接收命令和/或与系统控制器810交换可能包括命令的信息。值得注意的是，翻译器/发送器314可以从互连的开关和/或太阳能板接收信息和/或命令。

图8E示出了耦接到三个太阳能板的板控制器800E。这里，板控制器818包括板桥310、翻译器/发送器314和用于与三个太阳能板118,119a,120互连的三个开关803,804a,805。板桥互连转换器线811,812。翻译器/发送器线830与开关803互连，翻译器/发送器线831a与开关804a互连，翻译器/发送器线832与开关805互连，并且翻译器/发送器线824与第二电流传感器/注入器312互连。

第一开关803根据经由线830从翻译器/发送器314接收到的命令，建立串联连接841,842以选择性地互连太阳能板118,119a。第二开关804a根据经由线831a从翻译器/发送器接收到的命令，建立串联连接881a,882a以选择性地互连太阳能板119a,120。

第三开关805根据经由线832从翻译器/发送器接收到的命令，经由线835和843将第三板120与板桥线823和转换器线812的结833互连。

翻译器/发送器314与第二电流传感器/注入器312互连，以便与系统控制器810交换信息和/或命令。翻译器/发送器可以从互连的开关和/或太阳能板接收信息和/或命令。

图8F示出了耦接到四个太阳能板的板控制器800F。这里，板控制器818包括板桥310、翻译器/发送器314和用于与四个太阳能板118,119a,119b,120互连的四个开关803,804a,804b,805。板桥互连转换器线811,812。翻译器/发送器线830与开关803互连，翻译器/发送器线831a与开关804a互连，翻译器/发送器线831b与开关804b互连，翻译器/发送器线832与开关805互连，并且翻译器/发送器线824与第二电流传感器/注入器312互连。

第一开关803根据经由线830从翻译器/发送器314接收到的命令，建立串联连接841,842以选择性地互连太阳能板118,119a。第二开关804a根据经由线831a从翻译器/发送器接收到的命令，建立串联连接881a,882a以选择性地互连太阳能板119a,119b。第三开关804b根据经由线831b从翻译器/发送器接收到的命令，建立串联连接881b,882b以选择性地互连太阳能板119b,120。

第四开关805根据经由线832从翻译器/发送器接收到的命令，经由线835和843将第四板120与板桥线823和转换器线812的结833互连。

翻译器/发送器314与第二电流传感器/注入器312互连，以便与系统控制器810交换信息和/或命令。翻译器/发送器可以从互连的开关和/或太阳能板接收信息和/或命令。

图8G1示出了具有一个太阳能板118的进一步包括板度量的又一实施例800G1。这里，度量块860将换能器/传感器(诸如板安装的换能器)与翻译器/发送器314连接，翻译器/发送器314可以将这些度量通信到系统控制器810、板控制器818、翻译器/发送器216,314和I/O块214中的任何一个或多个。线861可以将翻译器/发送器314与度量块860互连。一个或多个线862可以互连换能器/传感器和度量块。度量块可以提供换能器/传感器信号的信号调节和缩放中的一个或多个。度量块可以提供换能器/传感器信号或者这些信号的经调节或缩放的值与存储在度量块内、存储在板控制器818内或存储在系统控制器810内的值或警报值的一个或多个比较。

图8G2示出了具有两个太阳能板118,120的进一步包括板度量的另一实施例800G2。这里，度量块860将换能器/传感器(诸如板安装的换能器)与翻译器/发送器314连接，翻译器/发送器314可以将这些度量通信到系统控制器810、板控制器818、翻译器/发送器216,314和I/O块214中的任何一个或多个。线861可以将翻译器/发送器314与度量块860互连。一个或多个线862可以互连换能器/传感器和度量块。度量块可以提供换能器/传感器信号的信号调节和缩放中的一个或多个。度量块可以提供换能器/传感器信号或者这些信号的经调节或缩放的值与存储在度量块内、存储在板控制器818内或存储在系统控制器810内的值或警报值的一个或多个比较。

在一些实施例中，经由翻译器/发送器314和电流传感器/注入器312发送度量，并且由I/O块214、翻译器/发送器216和系统控制器810中的一个或多个接收度量。在一些实施例中，I/O块经由电话、蜂窝电话、蜂窝、因特网或专用链路中的一个或多个来通信度量和/或基于度量的警报。这些链路中的任何一个都可以用于警告诸如消防站的当局/服务，其中，诸如温度传感器的火灾检测器指示即将来临的或现有的火灾。

一些实施例可以利用换能器/传感器。例如，换能器/传感器可以包括检测和/或改变板和/或环境变量的设备。板换能器/传感器可以包括板电流、板电压、板温度换能器/传感器中的任何一个或多个，例如，以提供板运行警报。换能器可以包括温度换能器/传感器571、电流换能器/传感器572和电压换能器/传感器573中的任何一个或多个。一些实施例可以当温度换能器/传感器571检测到温度例如由于板误操作或由于使板过热的火灾而超过正常运行限制时触发火灾警报。

当可以由温度换能器/传感器571检测到的诸如板温度过高的温度过高(例如，超过诸如正常板运行温度的正常运行温度的温度)或火灾事件或相关警报发生时，板控制器818和系统控制器810中的一个或两个可以响应。在板控制器响应中，板控制器818中的翻译器/发送器314可以命令开关803,805断开板。在系统控制器响应中，板控制器可以经由电流传感器/注入器312,215将警报转发到系统控制器。警报信号可以由系统控制器810中的第一翻译器/发送器216接收，并且该翻译器/发送器然后可以将控制信号注入电流传感器/注入器312，以命令板控制器818断开开关803,805。板控制器或系统控制器中的任一个都可以经由I/O块214向响应人员或系统(诸如消防站和系统操作员)传送警报的指示。

当可以由电流换能器/传感器572检测到的诸如板电流过高的电流过高(例如，超过诸如正常板运行电流的正常运行电流的电流)或有害电流事件或相关警报发生时，板控制器818和系统控制器810中的一个或两个可以响应。在各种实施例中，响应类似于结合上面的温度过高事件描述的响应。

当可以由电压换能器/传感器573检测到的诸如板电压过高的电压过高(例如，超过诸如正常板运行电压的正常运行电压的电压)或有害电压事件或相关警报发生时，板控制器818和系统控制器810中的一个或两个可以响应。在各种实施例中，响应类似于结合上面的温度过高事件描述的响应。

在一些实施例中，温度限制、电流限制和电压限制的值存储在板控制器818中的非易失性存储器中。这些值可以例如由系统操作员修改。可以通过经由I/O块214将新值注入系统控制器810中的翻译器/发送器216来修改值。然后，翻译器/发送器216可以将具有新值的控制信号注入电流传感器/注入器215,312以及一个或多个板块847,849中的命令板控制器818，以更新它们在它们的非易失性存储器中保存的值。

在一些实施例中，指示过高温度、电流和电压中的一个或多个的值存储在板控制器存储器813中，诸如非易失性板控制器存储器。这些值可以被修改，例如系统操作员可以经由I/O块214修改系统控制器810和/或翻译器/发送器216中存储的这些值。例如，系统操作员可以经由使用I/O块214、翻译器/发送器216以及第一电流传感器/注入器215和第二电流传感器/注入器312来修改板控制器818、板桥310和翻译器/发送器314中的任何一个或多个中存储的这些值。

在上面的太阳能阵列通信的实施例(图1,2A-D,3A-D,5,6A-B,7A-B,8A-F)中，注入电流传感器/注入器215,312中的一个或两个的信号可以是编码信号。信号可以寻址所有板、不同板或不同组的板。例如，代码序列0101可以命令所有开关(例如，图8D中的803,805)断开，而不同的代码序列1010可以命令所有开关闭合。

在上面的太阳能阵列通信的实施例(图1,2A-D,3A-D,5,6A-B,7A-B,8A-F)中，存储器813(诸如非易失性存储器)可以结合在板桥310中和/或结合在翻译器/发送器314或板控制器818中的一个或多个中。该非易失性存储器可以用于存储板温度、电流和电压的警报或类似值。该非易失性存储器可以用于存储代码序列或动作命令以操纵开关(例如，图8D中的803,805)。例如，该非易失性存储器可以存储代码序列或由代码序列命令的动作，使得一个或多个开关维持与存储器中存储的最后接收到的代码序列相关联的状态。例如，板桥310可以结合非易失性存储器，使得相关联的开关(例如，图8D中的803,805)维持与存储器中存储的最后接收到的代码序列相关联的状态。

虽然上面已经描述了本发明的各种实施例，但是应该理解的是，它们仅以示例的方式呈现，而不是限制。对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明的广度和范围不应该受到上述示例性实施例的限制，而是应该仅根据以下权利要求及其等同物来限定。

Claims (19)

1.一种太阳能板阵列通信系统，其特征在于，包括：

具有AC输出和DC输入的转换器，所述AC输出用于连接到AC源；

所述转换器DC输入经由第一转换器导体和第二转换器导体耦接到板控制器；

所述板控制器耦接到n个太阳能板，其中，n>1；

靠近所述第一转换器导体的第一电流传感器/注入器；

所述板控制器包括一个板桥、n个开关和第二翻译器发送器；

所述板桥包括第一板桥导体和第二板桥导体以及与所述第一板桥导体和所述第二板桥导体之间的信号桥并联的二极管，所述信号桥包括电容，其中，不存在跨过所述n个太阳能板中的每个太阳能板的输出的额外的二极管和电容；

第一结和第二结，在所述第一结处所述第一转换器导体与所述第一板桥导体接合，并且在所述第二结处所述第二转换器导体与所述第二板桥导体接合；

所述n个开关中的第一个开关选择性地将所述n个太阳能板中的第一个太阳能板与所述n个太阳能板中的第二个太阳能板互连；

所述n个开关中的最后一个开关选择性地将所述第二结与所述n个太阳能板中的最后一个太阳能板互连；

所述第二翻译器发送器耦接到所述开关中的每个开关并且耦接到第二电流传感器/注入器；

所述第二电流传感器/注入器靠近所述第一转换器导体并且在所述第一电流传感器/注入器和第一结之间；

包括第一翻译器发送器、输入/输出块和备用电源的系统控制器；

所述第一翻译器发送器耦接到所述第一电流传感器/注入器、所述输入/输出块和所述备用电源；以及

所述系统控制器用于经由使用在所述电流传感器/注入器之间传递的第一代码和第二代码来命令所述开关的第一设置和第二设置；

其中，所述板控制器中的非易失性存储器存储最后命令的开关设置的指示。

2.根据权利要求1所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，所述备用电源可操作为当所述AC源不供电时，向所述系统控制器供电。

3.根据权利要求2所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，所述系统控制器可操作为当所述系统控制器从备用电源运行时，发出指向所述板控制器的命令。

4.根据权利要求3所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，所述系统控制器可操作为当所述AC源没有向所述系统控制器提供充足的电力时，发出指向所述板控制器的命令。

5.根据权利要求4所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，当所述系统控制器检测到其AC源没有提供充足的电力时，所述系统控制器向板控制器开关发出断开命令。

6.根据权利要求5所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，所述开关仅当来自所述太阳能板的足够电力可用时才响应来自所述系统控制器的命令。

7.根据权利要求6所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，所述系统控制器可操作为仅当来自所述太阳能板的足够电力可用时才从所述板控制器接收信息。

8.根据权利要求7所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，由所述系统控制器命令的最后开关设置的指示存储在非易失性存储器内，并且在太阳能板断电之后根据该指示来设置所述开关。

9.根据权利要求8所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，在所述太阳能板断电之前发送最后指示，使得在所述太阳能板断电之后所述开关被设置为该最后指示。

10.根据权利要求9所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，进一步包括在所述转换器内并且跨过转换器输入耦接的电容，其中，当所述开关中的一个或多个开关断开时，由所述系统控制器发送的命令使用包括所述板桥和所述转换器电容的电路到达所述板控制器。

11.根据权利要求1所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，进一步包括：

具有相应的警报限制的一个或多个板传感器；

用于存储所述相应的警报限制的非易失性板控制器存储器；以及，

当板传感器达到其警报限制时，用于命令n个板控制器开关与所述太阳能板断开的所述板控制器；

其中，板控制器命令仅当来自所述太阳能板的足够电力可用时才有效。

12.根据权利要求11所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，进一步包括：

介于所述一个或多个板传感器和所述第二翻译器/发送器之间的度量块；以及，

所述度量块提供从所述一个或多个板传感器到所述第二翻译器发送器的一个或多个测量的指示。

13.根据权利要求12所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，所述第二翻译器发送器命令所述n个板控制器开关。

14.根据权利要求13所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，在板控制器响应板传感器达到警报限制期间，所述第二翻译器/发送器命令所述n个开关与所述太阳能板断开。

15.根据权利要求14所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，板温度、电流和电压的指示经由两个所述电流传感器/注入器从所述板控制器发送到所述系统控制器。

16.一种太阳能板阵列通信系统，其特征在于，包括：

具有AC输出和DC输入的转换器，所述AC输出用于连接到AC源；

所述转换器DC输入是耦接到m>1个串联互连的板块的第一转换器导体和第二转换器导体；

包括翻译器/发送器、I/O块和备用电源的系统控制器；

靠近所述第一转换器导体的系统控制器电流传感器/注入器；

M个电流传感器/注入器中的第一个电流传感器/注入器靠近所述第一转换器导体，并且在所述系统控制器电流传感器/注入器和所述m个串联互连的板块中的第一个板块之间；

所述m个板块中的每个板块包括板控制器，用于从n>1个串联互连的太阳能板的阵列接收DC电力；

所述m个板控制器中的每个板控制器包括n个开关、翻译器/发送器、非易失性存储器和一个板桥；

所述板桥包括信号桥以及与所述信号桥并联的二极管，所述信号桥包括电容，其中，不存在跨过所述n个太阳能板中的每个太阳能板的输出的额外的二极管和电容；

每个板控制器中的所述n个开关用于从与所述太阳能板互连的串联电路移除由所述开关互连的所述n个太阳能板；

所述m个板控制器中的第一个板控制器连接到所述第一转换器导体；

所述m个板控制器中的最后一个板控制器连接到所述第二转换器导体；

所述m个电流传感器/注入器中的第一个电流传感器/注入器耦接到所述m个板控制器中的所述第一个板控制器；以及；

在第一个至第m个串联互连的板控制器之间的第一个至第m-1个互连中，第二个至第m个电流传感器/注入器分布在每个互连附近并且耦接到第二个至第m个板控制器中的相应的板控制器；

其中，所述系统控制器操作为将开关断开代码和开关闭合代码发送到每个板控制器中的非易失性存储器，在非易失性存储器中接收到的最后开关代码操作为命令所述板控制器中的每个板控制器中的所述n个开关的公共状态。

17.根据权利要求16所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，板控制器翻译器/发送器接收由板传感器进行的测量。

18.根据权利要求17所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，指示超出范围运行条件的测量使得所述板控制器断开其中的所述n个开关。

19.根据权利要求18所述的太阳能板阵列通信系统，其特征在于，指示超出范围运行条件的测量使得所述板控制器向所述系统控制器发送警报，所述系统控制器进而断开剩余板控制器中的每个板控制器中的所述n个开关。

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