[发明专利]集成光伏源电路合并器和保护子系统

说明书

发明领域

本公开内容通常涉及光伏（“PV”）电站，并更具体地涉及具有过电流保护的电力合并器电路。

背景

对可替代能源的推动已经促进了可被连接到电网的光伏（“PV”）电站的发展。光伏电站具有将来自比如太阳能板的PV源的直流电压转换到适于连接到电网的交流电压的电力转换器。由于绿色能源的需求不断增加，越来越多的大规模PV电站被投入使用，而公共事业部分也正在对PV电站应用越来越多的规范，这是因为电力系统的质量和稳定性可能会因为安装PV电站而受到影响。

近期，由于单个的PV电站的容量迅速增加，对高PV电压的安装的强调也越来越高，这是因为这种安装可以降低安装成本。许多PV安装者目前需要约1000V的开路电压。面对该挑战，PV设备制造商将多种不同的PV电压源进行合并以实现高电压。这样高的电压也需要相对较昂贵的高压组件，以防止组件的高电压击穿。当然，PV电站也需要以电路形式的电子组件的保护，在遭遇到超过设定的阈值电压的电压时，所述保护切断到电压源的电压连接。

目前，源电路被单独地接上熔断器，然后通常被耦合到熔断器的负载侧或逆变器侧。需要负载隔离开关和DC接触器以断开被组合的电路。然而，在相对高的电压下能够切断高DC电流的这种高功率组件的成本过高。因此，需要具有用于高电压PV阵列的有效断路的、具有成本效率的PV源的合并。

简单概要

本公开内容的方面包括用于将多个光伏源的电压输出合并到负载的系统。该系统包括多个光伏源和一组接触器。每个接触器都具有耦合到多个光伏源中的一个的一侧。这些接触器的另一侧被耦合到一起，以将光伏源的输出合并到输出接口。输出接口耦合到负载。一组二极管分别耦合到一组熔断器中的每一个，并形成绕过该组接触器的电流路径。晶体管耦合到每个二极管和负载接口。具有接通状态的晶体管完成电流绕过该组接触器、通过二极管到达负载接口的流动。

另一个示例是保护将多个电压源的输出合并的电路组件的方法。接触器被附接到多个电压源中的每一个的输出。当在任意的输出上检测出异常电流水平时，断开接触器。通过在断开接触器所需要的时间周期内接通晶体管，提供绕过接触器的电流路径。

另一个示例是具有存储在其上的指令的机器可读介质，其用于允许断路来自电压源的、经由接触器的电力。电流路径经由二极管和处于接通状态的晶体管形成。机器可读介质包括机器可执行代码，在由至少一台机器执行所述机器可执行代码时，会导致机器在探测到异常电流水平时断开接触器，并通过在断开接触器所需要的时间周期内接通晶体管来提供绕过接触器的电流路径。

本公开内容的上述及其它的方面和实现对于本领域的普通技术人员在参看各种实施方案和/或方面的详细描述时将是明显的，这是通过参照附图实现的，附图的简要描述被提供在下文中。

附图的简要说明

本公开内容的上述的和其它的优点，在阅读下面的详细描述和参照附图后将变得显而易见。

图1是光伏主源电路合并器和保护子系统的电路图；

图2是光伏主源电路合并器与保护子系统的另外一个示例的电路图；

图3是图2中的用于三相AC电流的电力系统的电路的替代方案；以及

图4是用于图1中示出的子系统的、用于保护组件对抗异常状态的控制算法的流程图。

详细说明

图1是光伏主源电路合并器和保护子系统的示例的电路图。电路合并器包括电力转换等效电路100、控制器5、开关分组40、接触器分组80、闩锁继电器90和接地保护熔断器8。一组熔断器51-54被插入从开关分组40到接触器分组80的线路之间。一系列二极管61-64被耦合在相应的熔断器51-54和晶体管70之间，以便在晶体管70被接通时提供绕过接触器分组80的电流路径。具有一系列继电器91-94的继电器电路90被分别耦合在各自的合并器输入端子对11和21、12和22、13和23以及14和24之间。如下面将说明的，控制器5控制开关分组40、接触器80，和继电器电路90以及监视器开关9和45，以便合并四个光伏（PV）源1-4的电压输出，并保护图1中的电路的组件。PV源1-4被分别跨合并器的输入端子对11和21、12和22、13和23以及14和24连接。应当理解的是，任意多的数量的PV源可与图1中的电路中的组件一起使用。