[实用新型]可控旁路二极管、太阳能模块和发电设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可控的旁路二极管、太阳能模块和发电设备。

背景技术

在构造具有太阳能电池的串联连接的太阳能模块时，已知的是将这些太阳能电池分成几个部分，其中，每个部分配有并联的二极管。此所谓的旁路二极管的用途是，当分配给旁路二极管的部分两端的电压的极性相对于正常运行状态下的电压变换时，接收太阳能模块的负载电流。这种情况例如可能会在部分的太阳能电池光照不足，以及流经太阳能模块的负载电流超过光照不足的部分的短路电流时发生。当太阳能模块的负载电流流过旁路二极管时，旁路二极管两端的导通电压下降大约0.7V。这会导致太阳能模块的功率损耗和二极管变热。为了降低这种功率损耗，提供作为商业产品的有源旁路二极管(例如，Microsemi LX2400、ST Microelectronics SPV1520、Texas Instruments SM74611)，其中，半导体开关与传统二极管并联连接且配有控制电路，只要旁路二极管由于上述原因有电流通过，该控制电路就闭合半导体开关，以降低在旁路情况下的功率损耗。二极管上的电压反转(例如从+12V到-0.7V)被用作控制半导体开关的指示器。如果电流流向变换为二极管的反方向，那么这也可以在开关中的电压反转上(由电流反转引起)检测到，并且半导体开关将再次断开。

实用新型内容

本实用新型的任务在于，向这样的有源旁路二极管增加附加控制器的可能性，该附加控制器特别是结合在太阳能模块中的应用提供另外一种限压太阳能模块的可能性，或阐述一种具有这样的限压的太阳能模块的发电设备。

根据本实用新型的一个方面，可控旁路二极管包括二极管，其具有平行于二极管布置的半导体开关(可优选为MOSFET)和用于该半导体开关的控制器，其中该控制器被设置用于当二极管在流通方向上的电压降超过第一极限值时就闭合半导体开关。控制器还被进一步设置用于在通过控制输入端接收到闭合信号时闭合半导体开关。如此一来，可控旁路二极管能够在响应于外部的通过控制输入端接收的控制信号时也独立于二极管两端的电压降得以控制，以允许二极管在其他时刻通过半导体开关桥接，或暂时中止此桥接。在这种情况下，所接收的控制信号可优先于或者次要于从二极管的电压降确定的半导体开关的开关状态来执行。

在有利的实施例中，可控旁路二极管的控制器为此被设置成，通过二极管两端的电压降供给能量。特别地，控制器可短时断开半导体开关，并且如有必要可升高电压降，使得控制器的能量供给例如通过对储能器进行充电得以实现或加速。断开在此不仅被理解成完全断开，而且还被理解成将半导体开关置于部分导通状态。在这种情况下，控制器被设置用于在半导体开关断开期间，测量半导体开关两端的电压降并根据测量值决定是否或者何时再次闭合半导体开关。有利地，可为此有规律地重复断开半导体开关。

在本实用新型的另一方面，在包括被分成部分的多个太阳能电池的串联电路的太阳能模块中，可控旁路二极管被布置成平行于串联电路的其中一个部分。在这种情况下，也可给太阳能模块的多个或所有部分配备以根据本实用新型的并联可控的旁路二极管。在这种情况下，可控旁路二极管的控制输入端可通过共同的控制信号或通过各自的控制信号来操作。

在本实用新型的有利的实施例中，用于分开串联电路的断路开关被布置在其中一个部分中。用于断路开关的控制信号与控制输入端连接，使得半导体开关互补于断路开关来控制。这样一来，当断路开关断开时，半导体开关闭合。特别优选地，半导体开关依赖于在太阳能模块中所测量的电压，特别是太阳能模块的一个、多个或所有部分两端的电压以如下方式进行控制，使得太阳能模块的负载接口上的电压不超过最大值。由此能够实现太阳能模块的较长的串(String)，该较长的串独立地满足预定的最大串电压。特别地，当太阳能电池的串联电路两端的电压超过极限值时，规定闭合半导体开关或者断开断路开关。

优选地，控制器的能源供给被设计成来自太阳能模块的其中一个部分的太阳能电池。

本实用新型的第三方面涉及具有太阳能模块的两个平行串的发电设备，其中，该平行串的至少第一串具有根据本实用新型的太阳能模块。第二串也可以具有根据本实用新型的太阳能模块，但没有限压器作为构成串的太阳能模块的组成部分，也没有独立的限压功能。在最后一种情况下，第一串的限压功能也得对第二串有效。

附图说明

下面将借助附图对本实用新型进行阐述，其中：

图1是根据本实用新型的旁路二极管的实施例，