太阳能电池模块的具有电流旁路的保护电路制造技术

本发明专利技术涉及一种保护电路，用于电连接到太阳能电池模块（１）的太阳能电池（２）上。根据本发明专利技术规定，保护电路具有受控电子开关装置（３，１００）作为保护设备。以此方式可以实现这样的保护电路用于太阳能电池模块的太阳能电池的电连接，该保护电路在运行中仅少量发热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池模块的具有电流旁路的保护电路本专利技术涉及一种保护电路，用于电连接到太阳能电池模块的太 阳能电池上，具有一个保护设备，该保护设备在被遮蔽的太阳能电 池的情况下作为该被遮蔽的太阳能电池的电流旁路起作用。用于电连接到太阳能电池模块的太阳能电池上的这种保护电 路，从实践中以多种多样的扩展方案被众所周知。这种电路部分地 也称作为太阳能电池的连接电路。一般将多个太阳能电池联接成太阳能电池模块。为此，在太阳 能电池模块中要么存在太阳能电池的串联电路的可能性，要么存在 并联电路的可能性。通过太阳能电池的并联，太阳能电池的各个电 流相加成一个总电流。当然，并联的太阳能电池在此基本上应具有 相同的物理特性，使得太阳能电池的并联在实践中几乎没有得到贯 彻，尤其是也因为一个单个的太阳能电池已经可以提供若干安培的 电流，并且单个太阳能电池的输出电压典型地太小，以致于不能运 行像家用电器那样的电气设备。因此在由单个太阳能电池组合太阳能电池模块时，常常串联这 些太阳能电池。但是如果太阳能电池模块在运行中部分地被遮蔽、 即太阳能电池模块的一个太阳能电池或多个太阳能电池较少地或甚 至没有得到太阳辐射，则在此可能产生问题。这种减少的太阳辐射 的原因例如可能在于太阳能电池的污染和/或树木、建筑物设施或建 筑物本身的阴影投放。与均匀地在其整个面积上对太阳能电池模块的遮蔽相反，其中 所述遮蔽总的来说仅导致功率减小，在部分遮蔽的情况下产生以下问题共同的电流流过太阳能电池模块的串联的太阳能电池，其中 每个单个太阳能电池以其相应的电压对太阳能电池模块的总电压作 出贡献。如果现在太阳能电池被遮蔽，则该太阳能电池不再生成电 压，并且实际上以二极管处于截止方向来对抗太阳能电池模块中的 电流流通。但是这意味着，整个太阳能电池模块不再能够提供电流， 以致于影响到太阳能电池模块的整个功能。此外适用的是，在被遮蔽的太阳能电池上施加与被遮蔽的太阳能电池在串联电路中的位置有关的电压。如果施加在被遮蔽的太阳能电池上的所述电压大于其截止电压(Sperrspannng )，则在太阳能 电池中导致击穿并因此导致持久的损坏。即使如果通过击穿不导致太阳能电池的损坏，在被遮蔽的太阳 能电池中大的损耗功率被转换，使得被遮蔽的太阳能电池生热。这 种生热也可能导致对被遮蔽的太阳能电池以及对其相邻的太阳能电 池的损坏。为了避免与部分被遮蔽的太阳能电池相关联的问题，采用与太 阳能电池反并联的保护设备、 一般也就是旁路二极管。以此方式实 现，被遮蔽的太阳能电池虽然不再对太阳能电池模块的总电压提供 分量，但是仍然维持电流流通。太阳能电池模块因此展示出仅仅减 小的工作电压，但是不完全失效。此外，在被遮蔽的太阳能电池中 不再转换功率，使得可以避免对被遮蔽的太阳能电池的损坏。原则上可以给太阳能电池模块的每一个太阳能电池分配恰好一 个旁路二极管。但是常常如此来进行，使得分别由一个共同的旁路 二极管来保护多个相继连接的太阳能电池、也就是所谓的太阳能电 池串。因此，用于电连接到太阳能电池模块的太阳能电池上的保护电 路一般具有至少一个旁路二极管，常常具有多个旁路二极管。但是 与此相关联的问题是，通过在旁路二极管中所转换的功率大大使得 用于电连接太阳能电池模块的太阳能电池的保护电路变热，这在不 同的方面是不利的。因此本专利技术的任务是，说明 一种用于电连接到太阳能电池模块 的太阳能电池上的这种保护电路，该保护电路在运行中仅少量发 热。从开始时所述的保护电路出发，通过以下方式解决前述任务， 即保护电路具有受控电子开关装置作为保护设备。因此根据本专利技术规定，为了避免与部分被遮蔽的太阳能电池相 关联的上述问题，将受控电子开关装置采用为保护设备，使得可以 减少或完全避免旁路二极管的使用。通过由受控电子开关装置代替 旁路二极管，可以如下详述的那样实现开关装置的发热的减少，其 中所述受控电子开关装置在功能上基本上与旁路二极管作用相同。路二极管的这种在功能上的相同作用。对此，根据本专利技术的一种优 选的改进方案规定，受控电子开关装置具有控制电路和可由控制电 路控制的开关设备，其中开关设备并联于至少一个太阳能电池、优 选地并联于一串太阳能电池，并且在遮蔽太阳能电池中的一个与该 开关设备并联的太阳能电池的情况下由控制电路至少暂时地被加偏压(aufsteuern),使得实现用于被遮蔽的太阳能电池的电流旁路。可以以不同的方式来实现相应的开关设备。然而根据本专利技术的 一种优选的改进方案规定，开关设备具有两个串联的并且由控制电 路控制的电气或电子的开关元件。根据本专利技术的一种优选的改进方 案在此尤其规定，设置两个彼此相对极化的晶体管、优选两个 MOSFET作为开关元件。此外适用的是，根据本专利技术的一种优选的 改进方案规定，通过由太阳能电池模块的未被遮蔽的太阳能电池所 生成的电流来进行对控制电路的电流供应，其中根据本专利技术的一种 优选的改进方案尤其规定，控制电路配备有存储电容器。可替代地，根据一种优选的实施形式规定，设置受控电子开关 装置作为保护设备，该受控电子开关装置对于至少一串太阳能电 池，具有至少一个晶体管和至少一个与之并联的DC/DC转换器，该 DC/DC转换器通过储能器与控制电路相连接。在这种构造中特别有 利的是，保护设备具有几个有低空间需求的便宜的MOSFET，因为 借助电压转换器已经从MOSFET的寄生二极管的微小的正向电压中 生成对其控制所需要的电压。此外，如果通过将保护设备集成到太阳能电池模块的至少两串 太阳能电池中来实现电压转换，则是特别有利的。因此一方面可能 的是，保护设备交替地从存在于MOSFET上的电压中充分地得以供 电，因为存在多个MOSFET。另一方面，在所有属于一个串的太阳 能电池被遮蔽时，可以从MOSFET的寄生二极管的正向电压的总和 中获取足够的电压，以便将该电压用于MOSFET的转换和控制。此 外有利的是，将每保护设备在反向上出现的最大电压限制为硅二极 管的正向电压，这使得在对在运行中剩下的太阳能电池的不充分照 射情况下、例如在漫射光情况下供电完全失效的风险最小。最后，在太阳能电池模块的太阳能电池用的保护电路的所有上 述扩展方案中，根据本专利技术的一种优选的改进方案规定，采用一种 过压保护元件用于防止保护电路以及太阳能电池免受例如通过邻近的雷击(Blitzeinschlag )引起的过电压。详细地，现在存在扩展和改进本专利技术保护电路的多种可能性。 为此参阅从属权利要求以及对本专利技术优选实施例的以下详细说明。 附图说明图1示意性展示了根据本专利技术的第一优选实施例的保护电路， 图2在细节上展示了来自图1的控制电路的结构， 图3示意性展示了根据第二优选实施例的保护电路， 图4示意性展示了根据第三优选实施例的保护电路， 图5在细节上展示了来自图3或4的DC/DC转换器的结构，和 图6在细节上展示了来自图3或4的控制电路的结构。 图l展示了具有多个串联的串2的太阳能电池1，所述串2在其 侧由多个未再详细示出的、同样串联的太阳能电池所组成。对于太 阳能电池模块1设置三个串2纯粹是示范性的。同样示范性地对于 仅仅一个串2示出了通过根据本专利技术的一种优选实施例的保护电路 的保护。当然可以为每一个串设置相应的保护。正如以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
保护电路，用于电连接太阳能电池模块（１）的太阳能电池，具有保护设备，所述保护设备在被遮蔽的太阳能电池情况下作为用于被遮蔽的太阳能电池的电流旁路起作用，其特征在于，所述保护电路具有受控电子开关装置（３，１００）作为保护设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-1-26 10 2005 003 720.8;DE 2005-3-15 10 2001.保护电路，用于电连接太阳能电池模块(1)的太阳能电池，具有保护设备，所述保护设备在被遮蔽的太阳能电池情况下作为用于被遮蔽的太阳能电池的电流旁路起作用，其特征在于，所述保护电路具有受控电子开关装置(3，100)作为保护设备。2. 按权利要求1的保护电路，其特征在于，所述受控电子开关装 置(3， 100)具有控制电路(4， 40)、和可由所述控制电路(4， 40) 控制的开关设备(5, 10)，其中所述开关设备(5， 10)与至少一 个太阳能电池并联，并且在该太阳能电池被遮蔽的情况下由所述控 制电路(4， 40)至少暂时地加偏压，使得实现用于被遮蔽的太阳能 电池的电流旁路。3. 按权利要求2的保护电路，其特征在于，开关设备(5)具有 两个串联的并且由控制电路(4)控制的电气的或电子的开关元件(6， 7)。4. 按权利要求3的保护电路，其特征在于，设置两个彼此相对极 化的晶体管、优选地MOSFET作为开关元件(6, 7)。5. 按权利要求2至4之一的保护电路，其特征在于，通过由太...

【专利技术属性】
技术研发人员：D奎德特，V格罗施，T格罗森，H芒丁格，
申请(专利权)人：冈瑟斯佩尔斯堡有限责任两合公司，因斯塔电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]