[发明专利]太阳模组的并联保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能应用模组的电路设计，尤其涉及一种防止电流倒灌损伤太阳模组、提升太阳模组输出功率和故障检测指示模块的并联保护电路。

背景技术

太阳能作为一种可再生新能源越来越受到人们的青睐，在人们日常生活、工作中有广泛的应用。其中最直接的应用就是将太阳能转换为电能，通过太阳能电池白天接收太阳的辐射能并进行转换、输出，而清晨、傍晚或阴雨天由于光照辐射的减弱，太阳能电池的输出电压降低，如果没有太阳能电池的保护电路，输出线路中由蓄电池存储或由其它电源提供的补充电流会倒流至太阳能电池导致其寿命缩短以及电能的浪费。

同时，在多块太阳能电池并联运作的情况下：由于每块电池处于不同的地理位置，因此受到光照的情况不同，被遮挡的情况也不同，再加上如果有部分电池受到损坏，这些情况都会导致部分太阳能电池输出电压低甚至无输出，如果没有保护电路，电流就会倒流到那些输出电压低或者无输出的太阳能电池，从而造成电力的损耗并损坏那些受到遮挡的太阳能电池。因此必须在太阳能电池输出采取保护措施，防止电流倒灌(如图1所示)。

尽管已有的公开技术认识到了该问题的严重性，并且相应提出了一些解决办法。但该些解决办法由于普遍采用了运算放大器、微处理器芯片等需要外部能源驱动且价值不菲的部件作为保护电路必不可少的组成单元，以及通常情况下太阳能电池的输出电压要高于该些部件的驱动电源，因而一定程度上限制了对保护电路中其它部分的驱动性能，且使得太阳模组保护的成本大大提高。

同样目前较为普遍的一种应用做法是：太阳能电池上连接的保护器件通常采用一个二极管，利用二极管正向导电，反向不导电的工作原理来阻止电流倒流，同时也避免了电能浪费。但是由于二极管的正向压降为0.7V，导致输出电压和效率降低了，并且由于太阳能电池输出有效电压的降低，缩短了白天有效发电的时间，使得太阳能实际输出功率大幅降低。根据对12V太阳能电池的测算，每年发电量将损失11％左右，提高了太阳能光伏发电成本，因而限制了新能源的推广。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种太阳模组的并联保护电路，以增加太阳模组在夜间或阴雨天的发电能力及能效，并降低保护电路的应用成本。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

太阳模组的并联保护电路，其特征在于：所述并联保护电路包括一个用于电流反向限制的场效应管、一个用于驱动场效应管的驱动模组及一个用于防止场效应管栅极高压击穿的保护模组，其中所述驱动模组与保护模组相串联构成并联保护电路的控制模块，与太阳模组输出的两极相并联，且所述场效应管的栅极接入驱动模组与保护模组之间，源极与所述太阳模组的负极相连，漏极与所述太阳模组的正极构成受保护后太阳模组的输出两极；所述保护模组至少包括电阻、电阻串、二极管、二极管串或稳压二极管中的一种或几种组合。

进一步地，所述控制模块的组成结构包括作为驱动模组的一个电阻C和作为保护模组的一个电阻H1，且所述两电阻的取值关系满足R_H1∶R_C＝U_G∶(U_PV-U_G)，其中U_G为场效应管的栅极驱动电压，U_PV为太阳模组的输出电压。

进一步地，所述控制模块的组成结构包括作为驱动模组的一个电阻C和作为保护模组的二极管串H2，且所述二极管串H2中所含二极管的数量匹配场效应管的栅极驱动电压相对单个二极管压降的倍数。

进一步地，所述控制模块的组成结构包括作为驱动模组的一个电阻C和作为保护模组的一个稳压二极管H3，且所述稳压二极管的稳压值介于场效应管的栅极驱动电压和栅极击穿电压之间。

再者，所述并联保护电路还包括有故障检测指示模块。

其可以是一个发光二极管，正向跨接在场效应管源、漏两极之间；

也可以是一个由三极管驱动的发光二极管，其中三极管的基极、发射极分别与场效应管的源极、漏极相连，且发光二极管反向跨接在三极管集电极与太阳模组的正极之间。

还可以基于一个三极管，该三极管的基极、发射机分别与场效应管的源极、漏极相连，且三极管的集电极外接为测试输出。

本发明提出的一种新型并联保护电路，使得太阳模组损耗大大降低，增加了太阳能电池的能效。提高冗余度和输出功率的同时，更提高了太阳能电池在清晨、傍晚及阴雨天环境下的发电能力，并且本发明结构简单，通用性强，成本低廉，对太阳能应用的推广起到促进作用。

附图说明