CN113410825B - 太阳能直流馈线防灾系统 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能直流馈线防灾系统,适用至少一个用于生成至少一个转换电能信号的太阳能板模块,及至少一个用于检测所述至少一个转换电能信号并发送相对应的交流电流值的直交流转换器,所述系统包含至少一个电路保护单元及数据处理单元,所述至少一个电路保护单元包括电控开关模块、用于检测所述至少一个转换电能信号的检流模块,及用于控制所述电控开关模块并转传所述检流模块所测得的直流电流值的控制模块,所述数据处理单元用于比对所述直流电流值与所述交流电流值,当所述交流电流值为零且所述直流电流值不为零时,所述数据处理单元驱使所述电控开关模块切换至断路状态,以保护系统安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种防灾系统,特别是涉及一种太阳能直流馈线防灾系统。
背景技术
参阅图1,一种现有的太阳能配电系统,包括多个分别输出多个转换电能信号的太阳能板模块11、一个电连接所述太阳能板模块11的电力转换模块12、一个电连接所述电力转换模块12的交流电配电模块13、多个包覆所述太阳能板模块11与所述电力转换模块12间线路的第一线槽件14,及一个包覆于所述电力转换模块12与所述交流电配电模块13间线路的第二线槽件15。
所述太阳能板模块11分别将太阳能转换成所述转换电能信号,并将直流电形式的所述转换电能信号传输至所述电力转换模块12,再通过所述电力转换模块12将所述转换电能信号转换成交流电形式,最后将交流电形式的所述转换电能信号传输至所述交流电配电模块13,以供后续并入交流电网使用。
以往现有的太阳能配电系统中,所述电力转换模块12后端的交流配线均有适当的电力系统保护,但在所述太阳能板模块11及所述电力转换模块12间的直流馈线,均无类似的防灾系统,若电力发生异常,但又无法及时关闭系统,则可能进一步导致系统损毁,因此,现有的太阳能配电系统急需进行防灾系统上的改良。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服背景技术缺点的太阳能直流馈线防灾系统。
于是,本发明太阳能直流馈线防灾系统,适用于至少一个能将太阳能转换成至少一个直流电形式的转换电能信号的太阳能板模块,及至少一个能将所述至少一个转换电能信号转换为交流电形式的直交流转换器,所述至少一个太阳能板模块具有用以输出第一单极信号的第一极,及可用以输出第二单极信号的第二极,所述至少一个第一单极信号及所述至少一个第二单极信号共同组成所述至少一个转换电能信号,所述至少一个直交流转换器具有第三极及第四极,所述至少一个直交流转换器可检测已转换为交流电形式的所述至少一个转换电能信号的电流大小,并发送相对应的交流电流值,所述太阳能直流馈线防灾系统包含至少一个电路保护单元及数据处理单元,所述至少一个电路保护单元包括输入模块、输出模块、串联于所述输入模块与所述输出模块间的检流模块、串联于所述输入模块与所述输出模块间的电控开关模块,电连接所述检流模块及所述电控开关模块的控制模块,所述输入模块具有电连接所述至少一个太阳能板模块的所述第一极的第一输入端子,及电连接所述至少一个太阳能板模块的所述第二极的第二输入端子,所述第一输入端子与所述第二输入端子共同接收所述至少一个转换电能信号,所述输出模块具有电连接所述至少一个直交流转换器的所述第三极的第一输出端子,自所述第一输出端子转传至所述第三极的所述第一单极信号,便与自所述至少一个太阳能板模块的所述第二极输出的所述第二单极信号,共同结合为所述至少一个转换电能信号,以传输至所述至少一个直交流转换器,所述检流模块用于检测所述至少一个转换电能信号的电流大小,并发送对应所述至少一个转换电能信号的电流大小的直流电流值,所述电控开关模块可受控制于导通状态及断路状态间切换,于所述导通状态时,所述输入模块与所述输出模块间相互导通,于所述断路状态时,所述输入模块与所述输出模块间无法导通,所述控制模块用以控制所述电控开关模块于所述导通状态及所述断路状态间切换,且可接收并转传所述检流模块检测得的所述直流电流值,所述数据处理单元信号连接所述至少一个电路保护单元的所述控制模块及所述至少一个直交流转换器,所述数据处理单元将所述控制模块所发送的所述直流电流值与所述至少一个直交流转换器所检测得出的所述交流电流值进行比对,当所述数据处理单元判断所述交流电流值为零,且所述直流电流值不为零时,发送中断信号至所述控制模块,所述控制模块于接收到所述中断信号时,驱使所述电控开关模块切换至所述断路状态,所述太阳能直流馈线防灾系统适用于多个直交流转换器及多个太阳能板模块,所述太阳能板模块用于将太阳能分别转换成多个转换电能信号,所述直交流转换器用于将所述转换电能信号分别转换为交流电形式,所述直交流转换器还可用于检测其输入阻抗以得出输入阻抗值,并于所述输入阻抗值低于预设阻抗值时,发送故障信号并关机重启,所述太阳能直流馈线防灾系统包含多个电路保护单元及所述数据处理单元,所述数据处理单元可对应所述直交流转换器操作于故障排除模式,当所述数据处理单元接收到任一个直交流转换器发送的所述故障信号时,进入所述故障排除模式,于所述故障排除模式时,所述数据处理单元驱使每一个对应所述直交流转换器的所述电控开关模块切换至所述断路状态,并于对应的所述直交流转换器重新启动后,以一次仅控制其中一个电控开关模块的方式依序发送导通信号至每一个对应的控制模块,而接收到所述导通信号的所述控制模块便控制所述电控开关模块切换至所述导通状态,并于经过检测时间后,控制所述电控开关模块切换回所述断路状态,所述数据处理单元可根据相对应的所述电控开关模块依序从所述断路状态、所述导通状态,再切换回所述断路状态的过程中是否接收到所述故障信号,生成多个对应所述电控开关模块的检测信息。
本发明所述太阳能直流馈线防灾系统,所述直交流转换器的所述第四极电连接所述太阳能板模块的所述第二极,所述电路保护单元还包括电源供应模块,所述电源供应模块电连接所述第一输入端子、所述第二输入端子及所述控制模块,所述电源供应模块借由自所述第一输入端子与所述第二输入端子接收所述转换电能信号,以向所述控制模块提供电力,所述检流模块串联于所述第一输入端子与所述第一输出端子间,以检测所述第一单极信号的电流大小并发送相应的所述直流电流值,所述电控开关模块与所述检流模块共同串联于所述第一输入端子与所述第一输出端子间,并可受控制于所述导通状态及所述断路状态间切换,于所述导通状态时,所述第一输入端子与所述第一输出端子间相互导通,于所述断路状态时,所述第一输入端子与所述第一输出端子间无法导通。
本发明所述太阳能直流馈线防灾系统,还适用外部电源,所述电路保护单元还包括电连接所述控制模块且用于提供所述控制模块电力的电力模块,及串联连接于所述电力模块及所述外部电源间的紧急开关模块,所述紧急开关模块可受控制于开启状态及关闭状态间切换,于所述开启状态时,所述电力模块及所述外部电源相互导通,于所述关闭状态时,所述电力模块及所述外部电源无法导通。
本发明所述太阳能直流馈线防灾系统,所述直交流转换器还可用于检测所述转换电能信号的电压大小,并发送相对应的直流电压值,所述数据处理单元还可将所述直交流转换器所检测得出的所述直流电压值与对应所述太阳能板模块的默认电压值进行比对,当所述直流电压值低于所述默认电压值时,生成对应所述太阳能板模块的警示信息。
本发明所述太阳能直流馈线防灾系统,所述太阳能直流馈线防灾系统还包含信号连接于所述数据处理单元的外部紧急开关单元,所述外部紧急开关单元可受控制而发送紧急关闭信号至所述数据处理单元,所述数据处理单元便将所述紧急关闭信号传送至所述控制模块,当所述控制模块接收到所述紧急关闭信号时,控制所述电控开关模块切换至所述断路状态,使所述第一输入端子与所述第一输出端子间无法导通。
本发明所述太阳能直流馈线防灾系统,所述太阳能直流馈线防灾系统还包含信号连接所述数据处理单元的温度量测单元,所述温度量测单元用于量测周边环境的温度,并发送相对应的环境温度值至所述数据处理单元,所述数据处理单元每隔一段固定时间判断所述环境温度值是否高于默认温度值,并于连续高于所述默认温度值的次数到达预定次数时,发送所述中断信号至所述控制模块。
本发明所述太阳能直流馈线防灾系统,所述数据处理单元可操作于重置模式,于所述重置模式时,所述数据处理单元对每一个电路保护单元内的所述控制模块发送所述中断信号,每一个控制模块驱使各自电连接的所述电控开关模块切换至所述断路状态,并待一段缓冲时间结束后,依序发送导通信号至所述控制模块,而接收到所述导通信号的所述控制模块便分别控制所述电控开关模块切换至所述导通状态。
本发明所述太阳能直流馈线防灾系统,所述数据处理单元于所述故障排除模式下生成所述检测信息后,可根据所述检测信息判断每一个电控开关模块所电连接的所述直交流转换器是否发出所述故障信号,并将未发送所述故障信号的所述直交流转换器所电连接的所述电控开关模块切换至所述导通状态。
本发明所述太阳能直流馈线防灾系统,所述电控开关模块可选用可控硅整流器、绝缘栅双极晶体管,及金属氧化物半导体场效晶体管的其中一者。
本发明的有益效果在于:借由设置所述至少一个电路保护单元及信号连接所述至少一个电路保护单元的所述数据处理单元,得以比对所述控制模块所传输的所述直流电流值及所述至少一个直交流转换器所检测得出的所述交流电流值,并于所述交流电流值为零且所述直流电流值不为零时发送所述中断信号,驱使所述控制模块将所述电控开关模块切换至所述断路状态,以发挥防灾效果并保护整体系统的安全。
附图说明
图1是一种现有的太阳能配电系统的一个配电示意图;
图2是本发明太阳能直流馈线防灾系统的一个第一实施例的一个配电示意图;
图3是本发明太阳能直流馈线防灾系统的一个第二实施例的一个配电示意图;
图4是本发明太阳能直流馈线防灾系统的一个第三实施例的一个配电示意图;
图5是本发明太阳能直流馈线防灾系统的一个第四实施例的一个配电示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明,在本发明被详细说明前,应当注意在以下的说明内容中,类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图2,本发明太阳能直流馈线防灾系统的一个第一实施例,适用于一个用于将太阳能转换成一个直流电形式的转换电能信号的太阳能板模块91,及一个用于将所述转换电能信号转换为交流电形式的直交流转换器92,所述太阳能板模块91包括一个用来输出一个第一单极信号的第一极911,及一个用来输出一个第二单极信号的第二极912,所述第一单极信号与所述第二单极信号共同组成所述转换电能信号,所述直交流转换器92包括一个第三极921,及一个电连接所述第二极912的第四极922,所述直交流转换器92用以检测已转换为交流电形式的所述转换电能信号的电流大小,并发送一笔相对应的交流电流值。
在本实施例中,所述直交流转换器92为光伏逆变器(Photovoltai cs Inverter),且包括一个最大功率点追踪模块(Maximum Power Point Tracking,MPPT,图未示),所述最大功率点追踪模块用于调整使所述直交流转换器92得以自所述太阳能板模块91中抽取出最大功率,所述直交流转换器92借由所述最大功率点追踪模块可量测出转换成交流电后的所述转换电能信号的所述交流电流值、转换成交流电前经由所述最大功率点追踪模块接收的所述转换电能信号的一笔直流电压值,及经由所述最大功率点追踪模块量测出对应所述直交流转换器92电连接的输入阻抗的一笔输入阻抗值,所述直交流转换器92于测得所述交流电流值及所述直流电压值后便发送所述交流电流值及所述直流电压值以供后续分析,并于所述输入阻抗值低于一笔预设阻抗值时,发送一个相对应的故障信号,所述交流电流值对应已转换为交流电形式的所述转换电能信号的电流大小,所述直流电压值对应自所述太阳能板模块91接收的所述转换电能信号的电压大小。
所述第一实施例包含一个电路保护单元2、一个信号连接所述电路保护单元2及所述直交流转换器92的数据处理单元3、一个信号连接于所述数据处理单元3的温度量测单元4,及一个信号连接于所述数据处理单元3的外部紧急开关单元5。在本实施例中,所述数据处理单元3为微处理器,并可通过内建的无线通信芯片模块(图未示)或内建的有线网络模块(图未示)收发信号,所述温度量测单元4为数字温度计,并通过内建的无线通信芯片模块(图未示)发送一笔相对应的环境温度值。但在其它的实施例中,所述温度量测单元4也可为数个数字温度计,分别设置于所述电路保护单元2、所述太阳能板模块91及所述直交流转换器92旁,以检测各处环境温度,但所述温度量测单元4不以此为限。
所述电路保护单元2包括一个电连接所述太阳能板模块91的输入模块21、一个电连接所述直交流转换器92的输出模块22、一个串联于所述输入模块21与输出模块22间的检流模块23、一个与所述检流模块23共同串联于所述输入模块21与输出模块22间的电控开关模块24、一个电连接于所述输入模块21的电源供应模块25,及一个电连接所述检流模块23、所述电控开关模块24及所述电源供应模块25的控制模块26。
所述输入模块21具有一个电连接所述太阳能板模块91的所述第一极911的第一输入端子211,及一个电连接所述太阳能板模块91的所述第二极912的第二输入端子212,所述电路保护单元2借由所述第一输入端子211接收所述第一单极信号,并由所述第二输入端子212接收所述第二单极信号,如此,所述电路保护单元2便借由所述输入模块21接收到所述转换电能信号。
所述输出模块22具有一个电连接所述直交流转换器92的所述第三极921的第一输出端子221,借由所述第一输出端子221转传所述第一单极信号至所述直交流转换器92的所述第三极921,并搭配所述太阳能板模块91的第二极912输出所述第二单极信号至所述直交流转换器92的所述第四极922,如此,所述直交流转换器92便可借由所述第三极921及所述第四极922共同接收所述转换电能信号,应当注意的是,所述转换电能信号在通过所述电路保护单元2后,并未实质改变其电流、电压等相关特性,亦即,所述转换电能信号通过所述电路保护单元2前、后维持一致。
所述检流模块23串联于所述第一输入端子211与所述第一输出端子221间且用来检测所述第一单极信号的电流大小,并发送一笔对应所述第一单极信号的电流大小的直流电流值。
所述电控开关模块24与所述检流模块23共同串联于所述第一输入端子211与所述第一输出端子221间,且受控制于导通状态及断路状态间切换,于所述导通状态时,所述第一输入端子211及所述第一输出端子221相互导通,于所述断路状态时,所述第一输入端子211及所述第一输出端子221无法导通,中断所述太阳能板模块91与所述直交流转换器92间的连接回路。此外,本实施例中,所述电控开关模块24为绝缘栅双极晶体管(InsulatedGate Bipolar Trans i stor,IGBT),在其它的变化例中,所述电控开关模块24也可为金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxi de-Semi conductor Fi eld-Effect Trans istor,MOSFET)、硅控整流器(S i l i con Control led Rect i fier,SCR),或其它同样具备开关功能的电控开关组件。
所述电源供应模块25电连接所述第一输入端子211及所述第二输入端子212,所述电源供应模块25借由接收所述第一单极信号与所述第二单极信号共同组成的所述转换电能信号,以获取电力。
所述控制模块26电连接所述检流模块23、所述电控开关模块24及所述电源供应模块25,所述控制模块26通过接收所述电源供应模块25所供给的电力,以操控所述电控开关模块24于所述导通状态及所述断路状态间切换,且可接收并转传所述检流模块23检测得出的所述直流电流值。
所述数据处理单元3信号连接所述控制模块26及所述直交流转换器92,所述数据处理单元3将所述控制模块26所发送的所述直流电流值与所述直交流转换器92所检测得出的所述交流电流值进行比对,当所述数据处理单元3判断所述交流电流值为零,且所述直流电流值不为零时,发送一个中断信号至所述控制模块26,所述控制模块26于接收到所述中断信号时,驱使所述电控开关模块24切换至所述断路状态,如此一来,当所述直交流转换器92因停机而未能正常输出交流电,且所述太阳能板模块91持续供给直流电时,本发明太阳能直流馈线防灾系统便能避免因上述情况容易导致的电线短路、走火等意外。
值得一提的是,所述第一实施例的所述数据处理单元3可通过所述温度量测单元4所发送的所述环境温度值判断现场是否发生火警,所述温度量测单元4信号连接所述数据处理单元3,并定时量测现场环境温度以发送相对应的所述环境温度值,而所述数据处理单元3每隔一段固定时间判断所述环境温度值是否高于一笔默认温度值,并于连续高于所述默认温度值的次数到达预定次数时,发送所述中断信号至所述控制模块26,在本实施例中,所述默认温度值为摄氏80度,所述数据处理单元3每隔20秒(所述固定时间)接收一次所述环境温度值,当所述数据处理单元3连续三次(所述预定次数)接收到高于摄氏80度的所述环境温度值,随即发送所述中断信号至所述控制模块26,驱使所述电控开关模块24切换至所述断路状态,降低消防人员或现场维护人员触电或因火灾烧及导通回路而造成二次伤害的风险,应当说明的是,此处所提及的所述固定时间、所述默认温度值及所述预定次数的数值皆为举例,不以此为限。
另外,外部人员还可通过所述外部紧急开关单元5远程关闭所述电控开关模块24,一旦面临到需要尽速关闭所述电路保护单元2的情况(如上述的火灾),便可通过操作所述外部紧急开关单元5发送一个紧急关闭信号至所述数据处理单元3,所述数据处理单元3便将所述紧急关闭信号传送至所述控制模块26,当所述控制模块26接收到所述紧急关闭信号时,控制所述电控开关模块24切换至所述断路状态,使所述第一输入端子211与所述第一输出端子221间无法导通,借此中断所述太阳能板模块91与所述直交流转换器92间的连接回路,以达到在紧急情况远程断电的目的,降低消防人员或现场维护人员触电或因火灾烧及导通回路而造成二次伤害的风险。
此外,所述第一实施例的所述数据处理单元3还可将所述直交流转换器92所检测得出的所述直流电压值与对应所述太阳能板模块91的一笔默认电压值进行比对,当所述直流电压值低于所述默认电压值时,生成一个对应所述太阳能板模块91的警示信息,在本实施例中,所述太阳能板模块91默认电压为660VDC,而所述太阳能板模块91由22片太阳能面板(图未示)串联而成,故当所述直流电压值低于所述默认电压值时,所述数据处理单元3便得以根据所述直流电压值与所述默认电压值间的差值,计算出每一个太阳能板模块91中的所述太阳能面板(图未示)被判断异常的总数,例如,若所述直流电压值仅输出600VDC,便可推知所述太阳能板模块91中的两片太阳能面板(图未示)未能正常运行供电,并将此信息整合进所述警示信息,以便现场维护人员根据所述警示信息比对并替换所述太阳能板模块91中的所述太阳能面板(图未示)。
参阅图3,本发明太阳能直流馈线防灾系统的一个第二实施例,适用于五个太阳能板模块91及三个直交流转换器92,值得一提的是,每一个直交流转换器92也可具有多个最大功率点追踪模块(图未示),举例而言,在本实施例中,图3中最上方的所述直交流转换器92便具有三个最大功率点追踪模块,每一个最大功率点追踪模块可接收各自对应的所述太阳能板模块91的所述直流电压值及所述输入阻抗值,且对应的所述直交流转换器92可发送所述直流电压值及所述交流电流值,并于对应的所述输入阻抗值低于所述预设阻抗值时,发送相对应的所述故障信号并关机重启,所述太阳能板模块91的构造与功效皆与所述第一实施例相同,故不再赘述。
所述第二实施例包含五个电路保护单元2、信号连接所述电路保护单元2及所述直交流转换器92的所述数据处理单元3,及邻近设置于所述电路保护单元2的所述温度量测单元4。在本实施例中,图3中最上方的所述直交流转换器92借由所述最大功率点追踪模块(图未示)同时匹配三个电路保护单元2,而其余所述直交流转换器92则仅匹配一个电路保护单元2,但其匹配方式不以此为限。
值得一提的是,所述第二实施例的所述数据处理单元3可定时操作于重置模式,于所述重置模式时,所述数据处理单元3对每一个电路保护单元2内的所述控制模块26发送所述中断信号,每一个控制模块26驱使各自电连接的所述电控开关模块24切换至所述断路状态,并待一段缓冲时间结束,依序发送一个导通信号至所述控制模块26,而接收到所述导通信号的所述控制模块26便分别控制所述电控开关模块24切换至所述导通状态。在本实施例中,所述数据处理单元3于每日定时切换至所述重置模式,所述缓冲时间为所述电控开关模块24皆被切换至所述断路状态后的一分钟,但不以此为限。
另外,所述第二实施例的所述数据处理单元3可对应所述直交流转换器92操作于故障排除模式,为求精简,以图3中最上方且同时匹配所述电路保护单元2的所述直交流转换器92为例,当所述数据处理单元3接收到所述直交流转换器92发送的所述故障信号时,便进入所述故障排除模式,于所述故障排除模式时,所述数据处理单元3驱使对应所述直交流转换器92的每一个电控开关模块24切换至所述断路状态,并于对应的所述直交流转换器92重新启动后,以一次仅控制其中一个电控开关模块24的方式依序发送所述导通信号至每一个对应的控制模块26,即每次仅导通其中一个电控开关模块24连通的回路,而接收到所述导通信号的所述控制模块26便控制所述电控开关模块24切换至所述导通状态,并于经过一段检测时间后,控制所述电控开关模块24切换回所述断路状态,所述数据处理单元3可根据每一个电控开关模块24依序从所述断路状态、所述导通状态,再切换回所述断路状态的过程中是否接收到所述故障信号,生成一个对应所述电控开关模块24的检测信息,并根据所述检测信息判断所述电控开关模块24电连接的所述直交流转换器92是否发送所述故障信号,所述检测信息分别记录所述电路保护单元2对应的回路是否导致所述直交流转换器92产生所述故障信号,最后将未发送所述故障信号的所述直交流转换器92所电连接的所述电控开关模块24切换至所述导通状态,现场维护人员便可根据所述检测信息检修对应的回路。在本实施例中,所述检测时间为每一个电控开关模块24切换至所述导通状态后的一分钟,以待所述直交流转换器92发送所述故障信息,但不以此为限。
参阅图4,本发明太阳能直流馈线防灾系统的一个第三实施例,适用于所述太阳能板模块91、所述直交流转换器92及一个外部电源93,所述太阳能板模块91包括用来输出所述第一单极信号的所述第一极911,及用来输出所述第二单极信号的所述第二极912,所述第一单极信号与所述第二单极信号共同组成所述转换电能信号,所述直交流转换器92包括所述第三极921及所述第四极922,所述直交流转换器92用以检测已转换为交流电形式的所述转换电能信号的电流大小,并发送相对应的所述交流电流值,所述太阳能板模块91与所述直交流转换器92的构造与功效皆与所述第一实施例相同,故不再赘述。
所述第三实施例包含所述电路保护单元2、信号连接所述电路保护单元2及所述直交流转换器92的所述数据处理单元3,及所述温度量测单元4,所述数据处理单元3及所述温度量测单元4的相关细节,已于前述所述第一实施例揭示,故不再赘述。
所述电路保护单元2包括电连接所述太阳能板模块91的所述输入模块21、电连接所述直交流转换器92的所述输出模块22、所述检流模块23、所述电控开关模块24、电连接所述电控开关模块24及所述检流模块23的所述控制模块26、一个电连接且提供电力至所述控制模块26的电力模块27,及一个串联连接于所述电力模块27及所述外部电源93间的紧急开关模块28,亦即,所述第三实施例内的所述控制模块26所接收电力的方式与所述第一实施例不同,所述第三实施例是经由所述外部电源93供给电力。
所述输入模块21具有电连接所述太阳能板模块91的所述第一极911的所述第一输入端子211,及电连接所述太阳能板模块91的所述第二极912的所述第二输入端子212,所述第一输入端子211与所述第二输入端子212共同接收所述转换电能信号。
所述输出模块22具有电连接所述直交流转换器92的所述第三极921的所述第一输出端子221,及电连接所述直交流转换器92的所述第四极922的所述第二输出端子222,所述第二输出端子222与所述第一输出端子221共同输出所述转换电能信号至所述直交流转换器92。
所述检流模块23串联于所述第二输入端子212及所述第二输出端子222间,且用于检测所述转换电能信号的电流大小,并发送对应所述转换电能信号的电流大小的所述直流电流值。
所述电控开关模块24串联于所述第一输入端子211及所述第一输出端子221间,并可受控制于导通状态及断路状态间切换,于所述导通状态时,所述第一输入端子211及所述第一输出端子221相互导通,于所述断路状态时,所述第一输入端子211及所述第一输出端子221无法导通,所述控制模块26控制所述电控开关模块24于所述导通状态及所述断路状态间切换,且可接收并转传所述检流模块23检测得出的所述直流电流值。所述电控开关模块24的相关细节已于前述所述第一实施例揭示,故不再赘述。
所述数据处理单元3以信号连接所述控制模块26及所述直交流转换器92,所述数据处理单元3将所述控制模块26所发送的所述直流电流值与所述直交流转换器92所检测得出的所述交流电流值进行比对,当所述数据处理单元3判断所述交流电流值为零,且所述直流电流值不为零时,发送所述中断信号至所述控制模块26,所述控制模块26于接收到所述中断信号时,驱使所述电控开关模块24切换至所述断路状态,如此一来,当所述直交流转换器92因停机而未能正常输出交流电,且所述太阳能板模块91持续供给直流电时,可借由本发明太阳能直流馈线防灾系统避免因上述情况所易导致的电线走火及电线短路等意外。
值得一提的是,现场维护人员还可借由所述紧急开关模块28切断所述电路保护单元2的电力供给,所述紧急开关模块28串联设置于所述电力模块27及所述外部电源93间,并受现场维护人员控制于开启状态及关闭状态间切换,于所述开启状态时,所述电力模块27及所述外部电源93相互导通,所述控制模块26便可操作所述电控开关模块24于所述导通状态及所述断路状态间切换,于所述关闭状态时,所述电力模块27及所述外部电源93无法导通,所述控制模块26便无法接收电力,使所述电路保护单元2随即断开所述太阳能板模块91所供应的所述转换电能信号,以达到在紧急情况强制断电的目的,而在其他的实施态样中,所述紧急开关模块28可经由内建的无线通信芯片模块(图未示)接收一笔控制命令,远程维护人员便可以远程控制所述紧急开关模块28于所述开启状态及所述关闭状态间切换。
另外,所述第三实施例的所述数据处理单元3还可将所述直交流转换器92所检测得出的所述直流电压值与对应所述太阳能板模块91的所述默认电压值进行比对,当所述直流电压值低于所述默认电压值时,生成对应所述太阳能板模块91的所述警示信息,此处的比对方式已于前述第一实施例介绍说明,故不再赘述。
此外,所述第三实施例的所述数据处理单元3还可借由所述温度量测单元4所发送的所述环境温度值判断现场是否发生火警,所述温度量测单元4以信号连接所述数据处理单元3,并定时量测现场环境温度以发送相对应的所述环境温度值,而所述数据处理单元3每隔一段固定时间判断所述环境温度值是否高于所述默认温度值,并于连续高于所述默认温度值的次数到达预定次数时,发送所述中断信号至所述控制模块26,同样地,此处的比对方式已于前述所述第一实施例介绍说明,故不再赘述。
参阅图5,本发明太阳能直流馈线防灾系统的一个第四实施例,适用于五个太阳能板模块91、三个直交流转换器92及所述外部电源93,值得一提的是,每一个直交流转换器92也可具有多个最大功率点追踪模块(图未示),此处的相关细节已于前述所述第二实施例揭示,故不再赘述。
所述第四实施例包含五个电路保护单元2、信号连接所述电路保护单元2及所述直交流转换器92的所述数据处理单元3,及邻近设置于所述电路保护单元2的所述温度量测单元4。在本实施例中,图3中最上方的所述直交流转换器92借由所述最大功率点追踪模块(图未示)同时匹配三个电路保护单元2,而其余所述直交流转换器92则仅匹配一个电路保护单元2,但其匹配方式不以此为限。
值得一提的是,所述第四实施例的所述数据处理单元3可比照所述第二实施例定时操作于重置模式,于所述重置模式时,所述数据处理单元3对每一个电路保护单元2内的所述控制模块26发送所述中断信号,每一个控制模块26驱使各自电连接的所述电控开关模块24切换至所述断路状态,并待所述缓冲时间结束,依序发送所述导通信号至所述控制模块26,而接收到所述导通信号的所述控制模块26便分别控制所述电控开关模块24切换至所述导通状态,此处的相关细节已于前述所述第二实施例揭示,故不再赘述。
另外,所述第四实施例的所述数据处理单元3可比照所述第二实施例,对应所述直交流转换器92操作于故障排除模式,为求精简,以图3中最上方且同时匹配所述电路保护单元2的所述直交流转换器92为例,当所述数据处理单元3接收到所述直交流转换器92发送的所述故障信号时,便进入所述故障排除模式,于所述故障排除模式时,所述数据处理单元3驱使对应所述直交流转换器92的每一个电控开关模块24切换至所述断路状态,并于对应的所述直交流转换器92重新启动后,以一次仅控制其中一个电控开关模块24的方式依序发送所述导通信号至每一个对应的控制模块26,即每次仅导通其中一个电控开关模块24连通的回路,而接收到所述导通信号的所述控制模块26便控制所述电控开关模块24切换至所述导通状态,并于经过所述检测时间后,控制所述电控开关模块24切换回所述断路状态,所述数据处理单元3可根据每一个电控开关模块24依序从所述断路状态、所述导通状态,再切换回所述断路状态的过程中是否接收到所述故障信号,生成对应所述电控开关模块24的所述检测信息,并根据所述检测信息判断所述电控开关模块24电连接的所述直交流转换器92是否发送所述故障信号,所述检测信息分别记录所述电路保护单元2对应的回路是否导致所述直交流转换器92产生所述故障信号,最后将未发送所述故障信号的所述直交流转换器92所电连接的所述电控开关模块24切换至所述导通状态,现场维护人员便可根据所述检测信息检修对应的回路,此处的相关细节已于前述所述第二实施例揭示,故不再赘述。
综上所述,本发明太阳能直流馈线防灾系统,借由设置所述至少一个电路保护单元2、所述数据处理单元3、所述温度量测单元4及所述外部紧急开关单元5,以达到以下功效:(一)比对所述控制模块26所传输的所述直流电流值及所述至少一个直交流转换器92所检测得出的所述交流电流值;(二)比对所述至少一个直交流转换器92所检测得出的所述直流电压值与对应所述至少一个太阳能板模块91的所述默认电压值;及(三)借由将相对应的每一个电控开关模块24切换至所述断路状态,再依序切换回所述导通状态,以检测出所述至少一个电路保护单元2所对应的回路是否正常运行,再搭配可用于量测并发送所述环境温度值的所述温度量测单元4及可于远程紧急关闭所述电控开关模块24的所述外部紧急开关单元5,以发挥防灾效果并保护整体系统的安全,故确实能达成本发明的目的。
惟以上所述者,仅为本发明的实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰,皆仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (9)
1.一种太阳能直流馈线防灾系统,适用于至少一个太阳能板模块及至少一个直交流转换器,所述至少一个太阳能板模块能将太阳能转换成直流电形式的至少一个转换电能信号,所述至少一个直交流转换器能将所述至少一个转换电能信号转换为交流电形式,所述至少一个太阳能板模块具有用以输出第一单极信号的第一极,及可用以输出第二单极信号的第二极,所述第一单极信号及所述第二单极信号共同组成所述至少一个转换电能信号,所述至少一个直交流转换器具有第三极及第四极,所述至少一个直交流转换器可检测已转换为交流电形式的所述至少一个转换电能信号的电流大小,并发送相对应的交流电流值,其特征在于:所述太阳能直流馈线防灾系统包含至少一个电路保护单元及数据处理单元,所述至少一个电路保护单元包括输入模块、输出模块、串联于所述输入模块与所述输出模块间的检流模块、串联于所述输入模块与所述输出模块间的电控开关模块,电连接所述检流模块及所述电控开关模块的控制模块,所述输入模块具有电连接所述至少一个太阳能板模块的所述第一极的第一输入端子,及电连接所述至少一个太阳能板模块的所述第二极的第二输入端子,所述第一输入端子与所述第二输入端子共同接收所述至少一个转换电能信号,所述输出模块具有电连接所述至少一个直交流转换器的所述第三极的第一输出端子,自所述第一输出端子转传至所述第三极的所述第一单极信号,便与自所述至少一个太阳能板模块的所述第二极输出的所述第二单极信号,共同结合为所述至少一个转换电能信号,以传输至所述至少一个直交流转换器,所述检流模块用于检测所述至少一个转换电能信号的电流大小,并发送对应所述至少一个转换电能信号的电流大小的直流电流值,所述电控开关模块可受控制于导通状态及断路状态间切换,于所述导通状态时,所述输入模块与所述输出模块间相互导通,于所述断路状态时,所述输入模块与所述输出模块间无法导通,所述控制模块用以控制所述电控开关模块于所述导通状态及所述断路状态间切换,且可接收并转传所述检流模块检测得的所述直流电流值,所述数据处理单元信号连接所述至少一个电路保护单元的所述控制模块及所述至少一个直交流转换器,所述数据处理单元将所述控制模块所发送的所述直流电流值与所述至少一个直交流转换器所检测得出的所述交流电流值进行比对,当所述数据处理单元判断所述交流电流值为零,且所述直流电流值不为零时,发送中断信号至所述控制模块,所述控制模块于接收到所述中断信号时,驱使所述电控开关模块切换至所述断路状态,
其中,所述太阳能直流馈线防灾系统适用于多个直交流转换器及多个太阳能板模块,所述太阳能板模块用于将太阳能分别转换成多个转换电能信号,所述直交流转换器用于将所述转换电能信号分别转换为交流电形式,所述直交流转换器还可用于检测其输入阻抗以得出输入阻抗值,并于所述输入阻抗值低于预设阻抗值时,发送故障信号并关机重启,所述太阳能直流馈线防灾系统包含多个电路保护单元及所述数据处理单元,所述数据处理单元可对应所述直交流转换器操作于故障排除模式,当所述数据处理单元接收到任一个直交流转换器发送的所述故障信号时,进入所述故障排除模式,于所述故障排除模式时,所述数据处理单元驱使每一个对应所述直交流转换器的所述电控开关模块切换至所述断路状态,并于对应的所述直交流转换器重新启动后,以一次仅控制其中一个电控开关模块的方式依序发送导通信号至每一个对应的控制模块,而接收到所述导通信号的所述控制模块便控制所述电控开关模块切换至所述导通状态,并于经过检测时间后,控制所述电控开关模块切换回所述断路状态,所述数据处理单元可根据相对应的所述电控开关模块依序从所述断路状态、所述导通状态,再切换回所述断路状态的过程中是否接收到所述故障信号,生成多个对应所述电控开关模块的检测信息。
2.根据权利要求1所述的太阳能直流馈线防灾系统,其特征在于:所述直交流转换器的所述第四极电连接所述太阳能板模块的所述第二极,所述电路保护单元还包括电源供应模块,所述电源供应模块电连接所述第一输入端子、所述第二输入端子及所述控制模块,所述电源供应模块借由自所述第一输入端子与所述第二输入端子接收所述转换电能信号,以向所述控制模块提供电力,所述检流模块串联于所述第一输入端子与所述第一输出端子间,以检测所述第一单极信号的电流大小并发送相应的所述直流电流值,所述电控开关模块与所述检流模块共同串联于所述第一输入端子与所述第一输出端子间,并可受控制于所述导通状态及所述断路状态间切换,于所述导通状态时,所述第一输入端子与所述第一输出端子间相互导通,于所述断路状态时,所述第一输入端子与所述第一输出端子间无法导通。
3.根据权利要求1所述的太阳能直流馈线防灾系统,其特征在于:还适用外部电源,所述电路保护单元还包括电连接所述控制模块且用于提供所述控制模块电力的电力模块,及串联连接于所述电力模块及所述外部电源间的紧急开关模块,所述紧急开关模块可受控制于开启状态及关闭状态间切换,于所述开启状态时,所述电力模块及所述外部电源相互导通,于所述关闭状态时,所述电力模块及所述外部电源无法导通。
4.根据权利要求2或3所述的太阳能直流馈线防灾系统,其特征在于:所述直交流转换器还可用于检测所述转换电能信号的电压大小,并发送相对应的直流电压值,所述数据处理单元还可将所述直交流转换器所检测得出的所述直流电压值与对应所述太阳能板模块的默认电压值进行比对,当所述直流电压值低于所述默认电压值时,生成对应所述太阳能板模块的警示信息。
5.根据权利要求2或3所述的太阳能直流馈线防灾系统,其特征在于:所述太阳能直流馈线防灾系统还包含信号连接于所述数据处理单元的外部紧急开关单元,所述外部紧急开关单元可受控制而发送紧急关闭信号至所述数据处理单元,所述数据处理单元便将所述紧急关闭信号传送至所述控制模块,当所述控制模块接收到所述紧急关闭信号时,控制所述电控开关模块切换至所述断路状态,使所述第一输入端子与所述第一输出端子间无法导通。
6.根据权利要求2或3所述的太阳能直流馈线防灾系统,其特征在于:所述太阳能直流馈线防灾系统还包含信号连接所述数据处理单元的温度量测单元,所述温度量测单元用于量测周边环境的温度,并发送相对应的环境温度值至所述数据处理单元,所述数据处理单元每隔一段固定时间判断所述环境温度值是否高于默认温度值,并于连续高于所述默认温度值的次数到达预定次数时,发送所述中断信号至所述控制模块。
7.根据权利要求2或3所述的太阳能直流馈线防灾系统,其特征在于:所述数据处理单元可操作于重置模式,于所述重置模式时,所述数据处理单元对每一个电路保护单元内的所述控制模块发送所述中断信号,每一个控制模块驱使各自电连接的所述电控开关模块切换至所述断路状态,并待一段缓冲时间结束后,依序发送导通信号至所述控制模块,而接收到所述导通信号的所述控制模块便分别控制所述电控开关模块切换至所述导通状态。
8.根据权利要求2或3所述的太阳能直流馈线防灾系统,其特征在于:所述数据处理单元于所述故障排除模式下生成所述检测信息后,可根据所述检测信息判断每一个电控开关模块所电连接的所述直交流转换器是否发出所述故障信号,并将未发送所述故障信号的所述直交流转换器所电连接的所述电控开关模块切换至所述导通状态。
9.根据权利要求2或3所述的太阳能直流馈线防灾系统,其特征在于:所述电控开关模块可选用可控硅整流器、绝缘栅双极晶体管,及金属氧化物半导体场效晶体管的其中一者。
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