TWM636645U

TWM636645U - 具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置

Info

Publication number: TWM636645U
Application number: TW111211371U
Authority: TW
Inventors: 李蕎咪
Original assignee: 勁利健康科技股份有限公司
Priority date: 2022-10-19
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2023-01-11

Abstract

本創作提供一種具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，其包含相互耦接之高壓輸入模組、高壓電源轉換模組、電流偵測模組、電壓偵測運算模組、兩高壓開關模組、微控制模組及旁路模組。高壓輸入模組耦接太陽能面板模組；高壓電源轉換模組使太陽能面板模組能夠供給電源至各模組；電流偵測模組及電壓偵測運算模組偵測電流及電壓並計算出電力資料；微控制模組將電力資料與電力標準資料進行比對，若電力資料與電力標準資料有異，便將對應之開關模組切換至開路狀態，當兩開關模組皆呈開路狀態時，本創作之電流流經旁路模組。

Description

具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置

本創作係有關一種太陽能監控關斷裝置，特別是指一種具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置。

隨著環保意識的高漲以及地球資源的日漸枯竭，傳統的火力發電、核能發電等非再生能源發電方式已逐步的被太陽能發電、風力發電及水力發電等再生能源發電方式所取代。

其中，在太陽能發電系統中，為了提高太陽能發電系統整體的安全性以及穩定性，使用者會在各個太陽能發電面板裝設一安全關斷裝置，使得太陽能發電面板發生狀況(例如故障)時，安全關斷裝置能夠即時切斷太陽能發電面板與相關電路之連接，以防止太陽能發電系統遭到破壞。

然而，在前述太陽能發電系統中，每一太陽能發電面板便需裝設一安全關斷裝置，導致前述太陽能發電系統具有整體建置成本過高以及材料過度浪費之問題。

為解決上述課題，本創作揭露一種具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，本創作能夠使一個太陽能監控關斷裝置連接多個太陽能發電面板，以達到降低太陽能發電系統之建置成本以及減少材料浪費之功效。

為達上述目的，本創作一項實施例提供一種具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，其係電性連接一太陽能面板模組，太陽能面板模組具有一第一太陽能面板單元以及一第二太陽能面板單元，本創作包含一高壓輸入模組、一高壓電源轉換模組、一電流偵測模組、一電壓偵測運算模組、一第一高壓開關模組、一第二高壓開關模組、一微控制模組及一旁路模組。高壓輸入模組具有一第一高壓輸入單元及一第二高壓輸入單元，第一高壓輸入單元電性連接第一太陽能面板單元，且第二高壓輸入單元電性連接第二太陽能面板單元；高壓電源轉換模組電性連接第一高壓輸入單元，高壓電源轉換模組將第一太陽能面板單元輸入之電源轉換為各模組所需之電源；電流偵測模組電性連接第一高壓輸入單元及第二高壓輸入單元，並偵測第一高壓輸入單元之一第一電流訊號及第二高壓輸入單元之一第二電流訊號；電壓偵測運算模組電性連接第一高壓輸入單元、第二高壓輸入單元及電流偵測模組，電壓偵測運算模組具有一電壓偵測單元及一運算單元，電壓偵測單元偵測第一高壓輸入單元之一第一電壓訊號及第二高壓輸入單元之一第二電壓訊號，運算單元根據第一電流訊號及第一電壓訊號計算出一第一電力資料，並根據第二電流訊號及第二電壓訊號計算出一第二電力資料；第一高壓開關模組電性連接於電流偵測模組及第二高壓輸入單元之間，第一高壓開關模組常態性地呈閉路狀態；第二高壓開關模組電性連接於高壓電源轉換模組及第二高壓輸入單元之間，第二高壓開關模組常態性地呈所述閉路狀態；微控制模組電性連接高壓電源轉換模組、電壓偵測運算模組、第一高壓開關模組及第二高壓開關模組，微控制模組預設有一電力標準資料，微控制模組分別將第一電力資料及第二電力資料與電力標準資料進行比對，若第一電力資料超出電力標準資料之標準範圍，微控制模組便輸出一第一異常資料並控制第一高壓開關模組切換至開路狀態，若第二電力資料超出電力標準資料之標準範圍，微控制模組便輸出一第二異常資料並控制第二高壓開關模組切換至所述開路狀態；旁路模組電性連接第一高壓開關模組及第二高壓開關模組，當第一高壓開關模組及第二高壓開關模組皆呈所述開路狀態時，具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置之電流流經旁路模組。

藉此，本創作係透過兩個高壓輸入單元，使得本創作能夠連接多個太陽能發電面板，以達到降低太陽能發電系統之建置成本以及減少材料浪費之功效。並且本創作係透過兩個開關模組，使得本創作能夠維持太陽能發電系統整體的安全性以及穩定性。

為便於說明本創作於上述創作內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於列舉說明之比例，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖3所示，係揭示本創作實施例之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置1，其係電性連接一太陽能面板模組2，本創作包括一高壓輸入模組10、一高壓電源轉換模組20、一電流偵測模組30、一電壓偵測運算模組40、一第一高壓開關模組50、一第二高壓開關模組60、一微控制模組70及一旁路模組80。其中，太陽能面板模組2具有一第一太陽能面板單元2a以及一第二太陽能面板單元2b，第一太陽能面板單元2a及第二太陽能面板單元2b係分別包括有單個或多個相互串接之太陽能面板，太陽能面板之數量係由使用者依據用電需求所決定。

高壓輸入模組10，其具有一第一高壓輸入單元11及一第二高壓輸入單元12(如圖2所示)。第一高壓輸入單元11電性連接第一太陽能面板單元2a，且第二高壓輸入單元12電性連接第二太陽能面板單元2b。藉此，本創作透過具有兩個高壓輸入單元之高壓輸入模組10，以達到能夠連接多個太陽能面板之功能。

高壓電源轉換模組20，其電性連接第一高壓輸入單元11(如圖2所示)，高壓電源轉換模組20係將第一太陽能面板單元2a輸入之電源轉換為各模組所需之電源。本創作藉由太陽能面板模組2輸入之電源便能夠進行使用，本創作並不需要再額外連接外部電源(例如電池)，以此本創作能夠省去外部電源之相關物件，降低本創作整體之製作成本。其中，於本創作實施例中，高壓電源轉換模組20係為直流-直流轉換器(DC-to-DC converter)。

電流偵測模組30，其電性連接第一高壓輸入單元11及第二高壓輸入單元12(如圖2所示)。電流偵測模組30係偵測第一高壓輸入單元11之一第一電流訊號及第二高壓輸入單元12之一第二電流訊號，並輸出所述第一電流訊號以及所述第二電流訊號至電壓偵測運算模組40，以供後續電壓偵測運算模組40進行運算。

電壓偵測運算模組40，其電性連接第一高壓輸入單元11、第二高壓輸入單元12及電流偵測模組30(如圖2所示)，電壓偵測運算模組40具有一電壓偵測單元41及一運算單元42。電壓偵測單元41偵測第一高壓輸入單元11之一第一電壓訊號及第二高壓輸入單元12之一第二電壓訊號；運算單元42根據所述第一電流訊號及所述第一電壓訊號計算出一第一電力資料421，並根據所述第二電流訊號及所述第二電壓訊號計算出一第二電力資料422。

其中，第一電力資料421包括第一太陽能面板單元2a所輸入之電壓值、電流值及電功率值；第二電力資料422包括第二太陽能面板單元2b所輸入之電壓值、電流值及電功率值，以此讓微控制模組70能夠根據第一電力資料421以及第二電力資料422控制第一高壓開關模組50以及第二高壓開關模組60之啟閉。

第一高壓開關模組50，其電性連接於電流偵測模組30及第二高壓輸入單元12之間(如圖2所示)，第一高壓開關模組50常態性地呈閉路狀態。其中，於本創作實施例中，第一高壓開關模組50係由微控制模組70控制，第一高壓開關模組50可為繼電器等機械式元件或金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)等半導體元件。

第二高壓開關模組60，其電性連接於高壓電源轉換模組20及第二高壓輸入單元12之間(如圖2所示)，第二高壓開關模組60常態性地呈閉路狀態。其中，於本創作實施例中，第二高壓開關模組60係由微控制模組70控制，第二高壓開關模組60可為繼電器等機械式元件或金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)等半導體元件。

微控制模組70，其電性連接高壓電源轉換模組20、電壓偵測運算模組40、第一高壓開關模組50及第二高壓開關模組60(如圖2所示)。微控制模組70預設有一電力標準資料71，微控制模組70分別將第一電力資料421及第二電力資料422與電力標準資料71進行比對，若第一電力資料421在電力標準資料71之標準範圍內，微控制模組70便控制第一高壓開關模組50維持閉路狀態，若第一電力資料421超出電力標準資料71之標準範圍，微控制模組70便輸出一第一異常資料72並控制第一高壓開關模組50切換至開路狀態；若第二電力資料422在電力標準資料71之標準範圍內，微控制模組70便控制第二高壓開關模組60維持閉路狀態，若第二電力資料422超出電力標準資料71之標準範圍，微控制模組70便輸出一第二異常資料73並控制第二高壓開關模組60切換至開路狀態。

其中，電力標準資料71會根據太陽能面板模組2之太陽能面板數量進行調整。舉例來說，於本創作實際使用過程中，若第一太陽能面板單元2a之太陽能面板發生故障或意外，導致電壓或電流發生驟升或驟降的情況時，便會使第一電力資料421超出電力標準資料71之標準範圍，而微控制模組70便會輸出第一異常資料72並控制第一高壓開關模組50切換至開路狀態，以防止本創作之各模組發生損壞之情況，並維持本創作之最大發電效率。

另外，若第二太陽能面板單元2b之太陽能面板發生故障或意外，導致電壓或電流發生驟升或驟降的情況時，便會使第二電力資料422超出電力標準資料71之標準範圍，而微控制模組70便會輸出第二異常資料73並控制第二高壓開關模組60切換至開路狀態，以防止本創作之各模組發生損壞之情況，並維持本創作之最大發電效率。

旁路模組80，其電性連接第一高壓開關模組50及第二高壓開關模組60(如圖2所示)。當第一高壓開關模組50及第二高壓開關模組60皆呈開路狀態時，本創作之電流便流經旁路模組80，以維持本創作之最大發電效率。其中，旁路模組80係為整流器。

於本創作實施例中，更包括有一感測模組90，感測模組90電性連接微控制模組70(如圖2所示)。感測模組90用以感測外在環境並輸出一環境資料91。其中，環境資料91包括外在環境之溫度、濕度、壓力及光照度等等，微控制模組70能夠接收環境資料91，以記錄太陽能面板發生故障或意外時外在環境的變化，以此使第一電力資料421及第二電力資料422與電力標準資料71之比對計算能夠更加的準確。另外，感測模組90更預設有一環境標準資料，若環境資料91超出所述環境標準資料之標準值時，微控制模組70便控制第一高壓開關模組50以及第二高壓開關模組60切換至開路狀態。

於本創作實施例中，更包括有一通訊模組100，通訊模組100電性連接微控制模組70及一遠端通訊裝置3，遠端通訊裝置3耦接於一雲端平台4(如圖2及圖3所示)。通訊模組100係接收第一電力資料421、第二電力資料422、第一異常資料72及第二異常資料73，並透過遠端通訊裝置3傳送第一電力資料421、第二電力資料422、第一異常資料72及第二異常資料73至雲端平台4，以供使用者能夠遠端了解本創作之實際運作狀況。其中，通訊模組100係為電源線網路通訊電路(Powerline Communication circuit)，遠端通訊裝置3係為電源線網路通訊閘道器(Powerline Communication Gateway)。

於本創作實施例中，更包括有一高壓輸出模組110，高壓輸出模組110電性連接第一高壓開關模組50、第二高壓開關模組60、旁路模組80以及一逆變器5(如圖2及圖3所示)。高壓輸出模組110係用以將第一太陽能面板單元2a及第二太陽能面板單元2b輸入之電源輸出至逆變器5。其中，逆變器5連接有一交流電網6，逆變器5連接於高壓輸出模組110與交流電網6之間，逆變器5係供高壓輸出模組110輸出之直流電轉換為交流電，以使交流電網6能夠傳遞逆變器5輸出之交流電。

藉此，本創作係透過兩個高壓輸入單元，使得本創作能夠連接多個太陽能發電面板，以達到降低太陽能發電系統之建置成本、減少材料浪費以及輕易應用太陽能法規的最高電壓範圍之功效。並且本創作係透過兩個開關模組，使得本創作能夠維持太陽能發電系統整體的安全性以及穩定性。

雖然本創作是以一個最佳實施例作說明，精於此技藝者能在不脫離本創作精神與範疇下作各種不同形式的改變。以上所舉實施例僅用以說明本創作而已，非用以限制本創作之範圍。舉凡不違本創作精神所從事的種種修改或改變，俱屬本創作申請專利範圍。

1:具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置 2:太陽能面板模組 2a:第一太陽能面板單元 2b:第二太陽能面板單元 3:遠端通訊裝置 4:雲端平台 5:逆變器 6:交流電網 10:高壓輸入模組 11:第一高壓輸入單元 12:第二高壓輸入單元 20:高壓電源轉換模組 30:電流偵測模組 40:電壓偵測運算模組 41:電壓偵測單元 42:運算單元 421:第一電力資料 422:第二電力資料 50:第一高壓開關模組 60:第二高壓開關模組 70:微控制模組 71:電力標準資料 72:第一異常資料 73:第二異常資料 80:旁路模組 90:感測模組 91:環境資料 100:通訊模組 110:高壓輸出模組

[圖1]係為本創作實施例之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置之方塊示意圖。 [圖2]係為本創作實施例之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置之各模組之方塊連接示意圖。 [圖3]係為本創作實施例之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置與其他裝置之方塊連接示意圖。

1:具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置

2a:第一太陽能面板單元

2b:第二太陽能面板單元

10:高壓輸入模組

11:第一高壓輸入單元

12:第二高壓輸入單元

20:高壓電源轉換模組

30:電流偵測模組

40:電壓偵測運算模組

50:第一高壓開關模組

60:第二高壓開關模組

70:微控制模組

80:旁路模組

90:感測模組

100:通訊模組

110:高壓輸出模組

Claims

一種具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，其係電性連接一太陽能面板模組，該太陽能面板模組具有一第一太陽能面板單元以及一第二太陽能面板單元，該具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置包含：一高壓輸入模組，其具有一第一高壓輸入單元及一第二高壓輸入單元，該第一高壓輸入單元電性連接該第一太陽能面板單元，且該第二高壓輸入單元電性連接該第二太陽能面板單元；一高壓電源轉換模組，其電性連接該第一高壓輸入單元，該高壓電源轉換模組將該第一太陽能面板單元輸入之電源轉換為各模組所需之電源；一電流偵測模組，其電性連接該第一高壓輸入單元及該第二高壓輸入單元，並偵測該第一高壓輸入單元之一第一電流訊號及該第二高壓輸入單元之一第二電流訊號；一電壓偵測運算模組，其電性連接該第一高壓輸入單元、該第二高壓輸入單元及該電流偵測模組，該電壓偵測運算模組具有一電壓偵測單元及一運算單元，該電壓偵測單元偵測該第一高壓輸入單元之一第一電壓訊號及該第二高壓輸入單元之一第二電壓訊號，該運算單元根據該第一電流訊號及該第一電壓訊號計算出一第一電力資料，並根據該第二電流訊號及該第二電壓訊號計算出一第二電力資料；一第一高壓開關模組，其電性連接於該電流偵測模組及該第二高壓輸入單元之間，該第一高壓開關模組常態性地呈閉路狀態；一第二高壓開關模組，其電性連接於該高壓電源轉換模組及該第二高壓輸入單元之間，該第二高壓開關模組常態性地呈所述閉路狀態；一微控制模組，其電性連接該高壓電源轉換模組、該電壓偵測運算模組、該第一高壓開關模組及該第二高壓開關模組，該微控制模組預設有一電力標準資料，該微控制模組分別將該第一電力資料及該第二電力資料與該電力標準資料進行比對，若該第一電力資料超出該電力標準資料之標準範圍，該微控制模組便輸出一第一異常資料並控制該第一高壓開關模組切換至開路狀態，若該第二電力資料超出該電力標準資料之標準範圍，該微控制模組便輸出一第二異常資料並控制該第二高壓開關模組切換至所述開路狀態；以及一旁路模組，其電性連接該第一高壓開關模組及該第二高壓開關模組，當該第一高壓開關模組及該第二高壓開關模組皆呈所述開路狀態時，該具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置之電流流經該旁路模組。
如請求項1所述之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，其中，該第一太陽能面板單元及該第二太陽能面板單元係分別包括有單個或多個相互串接之太陽能面板。
如請求項1所述之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，更包括有一感測模組，該感測模組電性連接該微控制模組，該感測模組用以感測外在環境並輸出一環境資料。
如請求項3所述之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，其中，該環境資料包括外在環境之溫度、濕度、壓力及光照度。
如請求項1所述之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，更包括有一通訊模組，其電性連接該微控制模組及一遠端通訊裝置，該遠端通訊裝置耦接於一雲端平台，該通訊模組係接收該第一電力資料、該第二電力資料、該第一異常資料及該第二異常資料，並透過該遠端通訊裝置傳送至該雲端平台。
如請求項5所述之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，其中，該通訊模組係為電源線網路通訊電路(Powerline Communication circuit)，該遠端通訊裝置係為電源線網路通訊閘道器(Powerline Communication Gateway)。
如請求項1所述之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，更包括有一高壓輸出模組，該高壓輸出模組電性連接該第一高壓開關模組、該第二高壓開關模組、該旁路模組以及一逆變器，該高壓輸出模組係用以將該太陽能面板模組輸入之電源輸出至該逆變器。
如請求項7所述之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，其中，該逆變器係連接於該高壓輸出模組及一交流電網之間，該高壓輸出模組係將該太陽能面板模組輸入之電源經由該逆變器轉換為交流電，再輸出至該交流電網。
如請求項1所述之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，其中，該旁路模組係為整流器。
如請求項1所述之具高壓直流輸入能力及一對多連接功能之太陽能監控關斷裝置，其中，該第一電力資料包括該第一太陽能面板單元所輸入之電壓值、電流值和電功率值及該第一高壓開關模組之開關狀態，該第二電力資料包括該第二太陽能面板單元所輸入之電壓值、電流值和電功率值及該第二高壓開關模組之開關狀態。