CN201846251U - 太阳能发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太阳能发电装置，包括：由数个太阳能电池板组成、将太阳能转换成电能的电池板组串；对应每个所述电池板组串设置的检测输出直流电流的电流检测单元；连接各个所述电池板组串的输出端、将所述直流电流转换成交流电流的逆变器；控制所述逆变器交流输出通断的控制单元；还包括：根据所述电流检测单元的检测结果，判断是否需要关闭逆变器交流输出线路的判断单元。本实用新型太阳能发电装置能够有效判断各电池板组串流入逆变器的直流电流是否出现异常情况，并采取相应控制措施，避免出现因逆流而损坏逆变器。

Description

太阳能发电装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电技术领域，特别地，涉及一种太阳能发电装置。

背景技术

太阳能发电是利用晶体硅的光生伏特效应来获取电能的，即光伏发电。光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成。它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。其中，

太阳能电池板是太阳能光伏发电的最基本元件，有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。

逆变器是把直流电转化为交流电的装置。在很多场合，都需要提供AC220V、AC110V的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。为能向AC220V的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。

正常的逆变器工作时，电流流经的方向都是从太阳能光伏电池板组串流向逆变器，直流输入端的几组电池板组串的输入电压应该相互匹配，即大致相同，否则会在逆变器内部的直流输入部分产生内部回流，降低太阳能的利用率而且对逆变器自身也有一些不利的影响。

具体地，太阳能电池板输出电流与日照强度有关，正常情况下连接一个逆变器的直流电池板组串的电流应该相同，这是因为相邻太阳能光伏电池板组串的距离比较近，受太阳辐射效果相近，且电池板组串连接通过串联方式，电流相同，电压叠加。但是如果有某些电池板短路，或者其他原因使得一个电池板组串的电压区别于其他电池板组串过大，这样会在此压差的基础上使逆变器内部直流输入部分产生回流，导致各电池板组串电流不尽相同。

现有技术一般采用直流电流模块监测输入电流变化，从而达到检测回流的目的。但是，某些极端情况，几电池板组串之间压差过大，导致某一电池板组串的电流反向流向电池板，即电池板组串由于电压差相互之间会有电流流过。例如，与逆变器相连接的各电池板组串中太阳能电池板的数量不相同时，就会出现电压差，导致电压高的电池板组串向电压低的电池板组串输入电流。这样普通的单向直流电流模块就无法检测到，导致太阳能电池板的输出电能严重减少，不仅降低了太阳能的利用率而且对逆变器自身也有一些不利的影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能发电装置，能够有效判断各电池板组串流入逆变器的直流电流是否出现异常情况，并采取相应控制措施，避免出现因逆流而损坏逆变器。

为了解决上述问题，提供了一种太阳能发电装置，包括：由数个太阳能电池板组成、将太阳能转换成电能的电池板组串；

对应每个所述电池板组串设置的、检测输出直流电流的电流检测单元；

连接各个所述电池板组串的输出端、将所述直流电流转换成交流电流的逆变器；

控制所述逆变器交流输出通断的控制单元；

还包括：

根据所述电流检测单元的检测结果，判断是否需要关闭逆变器交流输出线路的判断单元。

优选的，所述电流检测单元包括：检测从电池板组串流向所述逆变器的直流电流的正向电流检测子单元；和检测从别的电池板组串流向被检阻串电流的反向电流检测子单元；

所述判断单元接收所述电流检测单元的检测结果，判断电池板组串中是否有反向电流，若是，则通知所述控制单元关断所述逆变器的交流输出。

优选的，另一太阳能发电装置实施例还包括：

判断某一电池板组串的直流电流与电池板组串最大输出直流电流之差是否高于预设范围，若是，则通知所述控制单元控制所述逆变器交流输出的第一判断单元。

优选的，所述第一判断单元设置的所述预设范围为：电池板组串最大输出直流电流值的10～30％。

优选的，所述第一判断单元设置的所述预设范围进一步为电池板组串最大输出直流电流值的10～20％。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：本实用新型实施例提供的太阳能发电装置，在现有发电装置的基础上，增加了根据电流检测结果判断是否需要关闭逆变器交流输出的判断单元。能够有效判断各电池板组串流入逆变器的直流电流是否出现异常情况，如是，发出信号给控制单元，控制逆变器的交流输出侧不并入电网，由于逆变器的防孤岛效应，逆变器将停止工作，有效避免了因逆流而损坏逆变器的情况。进而促使工作人员及时查找出现输出直流电流异常的原因，并对太阳能装置进行维护，进而提高太阳能发电装置的发电量。

附图说明

图1是本实用新型太阳能发电装置实施例的结构框图；

图2是本实用新型太阳能发电装置中双向电流检测模块实施例的结构框图；

图3是本实用新型太阳能发电装置优选实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

在对本实用新型太阳能发电装置实施例进行说明之前，首先了解涉及的专业术语：

电池板组串：在太阳能发电系统中，为了提高输出电压，将两个或多个太阳能电池板串联，这种串联后的多个太阳能电池板整体，称为一个电池板组串。

在太阳能发电系统中，一个逆变器并行联接多组电池板组串。

孤岛效应：是指电力网含有负载和注入电源的某一局部与该电力网其它部分相互隔离的状态。

当为负载馈给的电力不受电力管理部门控制时(电压，频率等)，不期望的孤岛就发生了。此时，也就是说，为用户负载提供这样的电力是不希望的或者是不被许可的。例如，当公共电力系统(电力网)停电时，某一局域的用户侧光伏发电系统可能被用来向本地用户提供电力，显然，再向其它用户提供电力是不能允许的。

孤岛效应是一种电气现象，在太阳能发电并入电网系统中，指发生在一部分电网和主电网断开，而这部分电网完全由光伏发电系统(即太阳能发电系统)来供电。

因为孤岛效应会损害公众和电力公司维修人员的安全和供电的质量，在自动或手动重新闭合供电开关向孤岛电网重新供电时有可能损坏设备。所以，太阳能发电系统的逆变器通常会带有防止孤岛效应装置。

参照图1，示出了本实用新型太阳能发电装置实施例的结构框图，包括：多组电池板组串11、电流检测单元12、逆变器13、判断单元14、控制单元15、接入交流电网17的开关16。其中：

电池板组串11，由多个太阳能电池板串联组成，利用光生伏打效应将太阳能转化为电能。其输出的电流为直流电流。

电流检测单元12，用于检测太阳能电池板输出的直流电流。

在本实用新型的另一实施例中，电流检测单元12可以具体包括：正向电流检测子单元121和反向电流检测子单元122。

其中，正向电流检测子单元121，用于检测电池板组串11的正向电流。反向电流检测子单元122，用于检测电池板组串12的反向电流。

此处，所谓正向电流，是指从电池板组串11流向逆变器13的直流电流。正常情况下，太阳能发电系统中，逆变器直流侧的电流都是从电池板组串流向逆变器的。

所谓反向电流，是指由于电池板组串间的电压差，从别的电池板组串流向被检电池板组串的直流电流。电流检测单元12检测到反向电流，则说明被检电池板组串有异常，如该电池板组串中的多块太阳能电池板损坏了，导致该电池板组串中正常工作的电池板的数量明显少于别的电池板组串等情况。

逆变器13，连接各电池板组串11的输出端，用于将电池板组串11输入的直流电流转换成交流电流，输送给交流电网17。

判断单元14，根据电流检测单元12的检测结果，判断是否需要关闭逆变器交流输出线路。

控制单元15，用于控制逆变器13的交流输出。当电池板组串11工作出现异常时，断开逆变器13的交流输出端接入电网。或者当交流电网需要检修时，断开光伏发电系统向交流电网供电，作为防孤岛效应装置。

开关16，串接在逆变器13的交流输出端，其断开和闭合关系着光伏发电系统是否接入交流电网17。开关16可以具体为一组触点。

本实用新型太阳能发电装置实施例的工作过程为：

电池板组串11将太阳能转化成电能，输出直流电流；输入到逆变器13的直流侧；逆变器13将从各电池板组串11输入的直流电流转换成交流电流，通过闭合的开关16，接入交流电网17中，为公共系统供电作贡献。

在整个装置工作过程中，电流检测单元12随时检测各电池板组串的电流值变化情况，并将检测结果发送给判断单元14；判断单元14接收电流检测单元12的检测结果，判断电池板组串11中是否有反向电流，若是，则通知控制单元15关断逆变器13的交流输出。由于逆变器的防孤岛效应，逆变器将停止工作。

此外，本实用新型还提供了另一太阳能发电装置实施例，参照图3，示出了本实用新型太阳能发电装置优选实施例的结构框图。包括：多组电池板组串11、电流检测单元12、逆变器13、判断单元14、控制单元15、接入交流电网17的开关16，还包括：第一判断单元18。

与图1所示太阳能发电装置实施例相比，本实施例增加了第一判断单元18。其余单元与图1所示实施例中无本质区别。

第一判断单元18，用于判断各电池板组串输出的正向直流电流值是否存在严重不平衡，即电流值严重不均等。

具体地，第一判断单元18用于判断某一电池板组串的电流与电池板组串最大输出电流之差，是否高于预设范围；若是，说明逆变器13的输入端出现异常，则通知控制单元15控制逆变器13的交流输出。具体可以是通过一组触点来控制逆变器输出侧不并入电网，由于逆变器的防孤岛效应，逆变器将停止工作。

该第一判断单元18设置的预设范围可以是：同一时刻，所有电池板组串11中，输出最大直流电流值的10～30％。进一步地，为了提高判断的灵敏性，以更有效地保护逆变器13，可以将上述预设范围的设置为：同一时刻，所有电池板组串11中，输出最大直流电流值的10～20％。当然，不同的太阳能系统，其性能也不尽相同，上述第一判断单元18的预设数值范围也可以根据太阳能系统运行的实际数据另行设置，不受上述范围的限制。

综上，本实用新型实施例提供的太阳能发电装置，在现有发电装置的基础上，增加了根据电流检测结果判断是否需要关闭逆变器交流输出的判断单元。能够有效判断各电池板组串流入逆变器的直流电流是否出现异常情况，如是，发出信号给控制单元，控制逆变器的交流输出侧不并入电网，由于逆变器的防孤岛效应，逆变器将停止工作，有效避免了因产生逆流而损坏逆变器的情况。进而促使工作人员及时查找出现输出直流电流异常的原因，并对太阳能装置进行维护，进而提高太阳能发电装置的发电量。

另外，本实用新型另一实施例中，还设置有根据某一预设范围，判断各组串输出的直流电流是否严重不平衡的情况，如果超出该预设范围，则上述第一判断单元将发送信号给控制单元，控制逆变器交流侧的输出。从而有效保护逆变器免受损坏。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的一种太阳能发电装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种太阳能发电装置，包括：由数个太阳能电池板组成、将太阳能转换成电能的电池板组串；

对应每个所述电池板组串设置的、检测输出直流电流的电流检测单元；

连接各个所述电池板组串的输出端、将所述直流电流转换成交流电流的逆变器；

控制所述逆变器交流输出通断的控制单元；

其特征在于，还包括：

根据所述电流检测单元的检测结果，判断是否需要关闭逆变器交流输出线路的判断单元。

2.根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述电流检测单元包括：检测从电池板组串流向所述逆变器电流的正向电流检测子单元；和检测从别的电池板组串流向被检阻串电流的反向电流检测子单元。

3.根据权利要求2所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述判断单元具体为：接收所述电流检测单元的检测结果、判断所述电池板组串中是否有反向电流，若是，则通知所述控制单元关断所述逆变器的交流输出的判断单元。

4.根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，还包括：

判断某一电池板组串的直流电流与电池板组串最大输出直流电流之差是否高于预设范围，若是，则通知所述控制单元控制所述逆变器交流输出的第一判断单元。

5.根据权利要求4所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述第一判断单元设置的所述预设范围为：电池板组串最大输出直流电流值的10～30％。

6.根据权利要求4所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述第一判断单元设置的所述预设范围进一步为：电池板组串最大输出直流电流值的10～20％。

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