用于光伏设备的保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于光伏设备的保护装置（100），具有用于与光伏发电机（1）连接的至少一个输入端（101、102）以及用于输出由光伏发电机（1）提供的电功率的至少一个输出端（103、104）。该保护装置（100）的特征在于，该保护装置包括用于经由所述至少一个输出端（103、104）输送的信号的检测装置，并且该保护装置用于：假如所输送的信号不满足预定的标准，那么在所述至少一个输出端（103、104）上提供大小受限的低电压（Us），假如所输送的信号满足预定的标准，那么经由开关机构（110）将所述至少一个输出端（103、104）与所述至少一个输入端（101、102）低阻地连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光伏设备的保护装置
本专利技术涉及一种用于光伏设备的保护装置，其具有用于与光伏发电机连接的至少一个输入端以及用于输出由光伏发电机提供的电功率的至少一个输出端。本专利技术还涉及一种具有保护装置的光伏模块和一种用于光伏设备的保护装置的操作方法。
技术介绍
光伏设备(在下文中缩写为PV设备)用于将太阳光转换为电能。通常为此将多个光伏模块(在下文中缩写为PV模块)互相电联接为一个光伏发电机，其中每个光伏模块都构成多个光伏电池的一个互联部。光伏发电机(PV发电机)与经常远程装配的逆变器连接，该逆变器用于将由PV发电机提供的直流电转换为交流电，该交流电适于向公共或私人(单独运行)的供电网中供电。PV模块在此大多串联连接，使得在PV发电机与逆变器之间的直流线路被范围显著高于100V的电压加载。这个数量级的电压出于效率的原因是有意义的，尤其是以便尽可能小地保持功率中的欧姆损耗，而不必选择过大的线路横截面。然而，在光射入到PV模块时，在受损情况下(例如在火灾情况)或在安装作业和维护作业的情况下，由于高电压而存在威胁生命的电击的危险。在没有另外的保护措施的情况下，在直接接触或例如通过消防用水间接接触时，威胁生命的危险可以仅仅当禁止通过PV模块产生电流时消除、例如通过遮暗PV模块消除。但这在大型PV设备中或者在火灾情况下很难实现。PV设备的另一问题在于由于高的直流电压与从PV模块流到逆变器的高的直流电流相结合而引起的形成电弧的危险。电弧可以例如在维护作业(断开电流流经的线路)时在螺纹连接件或插接连接件处的接触退化的情况下、在不良焊点或不良螺纹连接处的接触退化的情况下或者在线路绝缘受损的情况下产生。消除所产生的电弧通常仅可以通过剧烈地减小流过电弧的电流来实现。为了避免在PV设备运行时在火灾情况下或在维护作业的情况下出现危险的电压，已知的是，空间上在PV模块附近、例如在PV模块的接线盒中设置开关机构(例如接触器或半导体开关)，其在由逆变器或其他控制中心经由中心线路进行开关时无电压地开关在PV模块与逆变器之间的连接线路。这可以通过由开关机构中断连接线路实现或者通过对PV模块进行短路实现，例如在2005年五月出版的杂志Photon第75-77页所公开的那样。在PV发电机与逆变器之间的连接线路也可以如在文献DE102005018173A1中公开的那样通过单独的在PV发电机上设置的开关机构无电压地开关。为了将控制信号传输到开关机构，在此附加地应用敷设的控制线路，然而这特别是在大型PV设备中伴随着提高的安装费用。作为备选方案，由文献DE102006060815A1已知的是，将控制信号作为高频信号借助于变换器施加到用于功率传输的直流线路上并且经由该直流线路进行传输。开关机构为此该目的设有控制单元，其解码高频传输的控制信号并且控制开关过程。而且该方案是耗费的，这是因为为了施加控制信号，由于在直流线路上的高电流而需要材料强化的变换器。
技术实现思路
因此本专利技术的任务在于提供一种用于PV设备的保护装置，其在简化的结构下可靠地且安全地防止从PV发电机通到逆变器的直流电压线路在危险情况下不被高电压加载。另一任务在于，提供一种用于该保护装置的操作方法以及一种PV模块，借助于该PV模块可以构造安全的PV设备。按照本专利技术的第一方面，按照开始所述的前序的保护装置具有用于经由所述至少一个输出端输送的信号的检测装置，并且该保护装置用于：假如所输送的信号不满足预定的标准，那么在所述至少一个输出端上提供大小受限的低电压，假如所输送的信号满足预定的标准，那么经由一个开关机构将所述至少一个输出端与所述至少一个输入端低阻地连接。该保护装置(其优选在空间上尽可能近地设置在PV发电机上并且以其输入端与PV发电机连接而以其输出端与如果必要远程定位的逆变器连接)首先仅以不危险的低电压加载输出端。通过这种方式由保护装置传送在PV发电机上存在照射的信息。只有当逆变器(或另一远离发电机的装置)对此作出反应并且中断一个预定的信号时，保护装置才经由开关机构将输出端与其输入端低阻地连接并且因此以PV发电机的满电压加载通到逆变器的直流连接线路，或者换句话说，将PV发电机接通到直流线路上，由此那么可以将PV发电机的全部功率传输到逆变器。在逆变器切断时例如在危险情况下，例如由于预定的信号被取消而不满足预定的标准。保护装置的输入端和输出端通过开关机构彼此断开，并且输出端又仅仅被不危险的低电压加载。按照保护装置的一个有利的设计方案，所述检测装置具有用于在所述至少一个输出端上输出的电流的电流测量装置，其中所输送的信号与所述电流的大小相关联。备选地，所述检测装置具有用于在所述至少一个输出端上施加的电压的电压测量装置，其中所输送的信号与所述电压的大小相关联。按照保护装置的另一有利的设计方案，所述预定的标准涉及所述信号的时间调制、特别是脉冲类型。通过这种方式实现接通信号的可靠识别。按照另一有利的设计方案，所述预定的标准涉及在所述至少一个输出端上输出的电流的大小，其中保护装置用于：假如所输出的电流小于下阈值，那么在所述至少一个输出端上提供所述低电压，如果所输出的电流大于或等于上阈值，那么经由所述开关机构将所述至少一个输出端与所述至少一个输入端低阻地连接，其中所述上阈值大于或等于所述下阈值。由此实现：如果逆变器对其受低电压加载的直流输入端加载并且在保护装置的输入端检测到超过或等于上阈值的电流，那么保护装置将PV发电机接通到直流线路。相反地，在逆变器切断时例如在危险情况下，逆变器的直流输入端并继而保护装置的输入端不再被加载，并且保护装置的输入端和输出端通过开关机构又被相互断开。用于电流的阈值应该在此如此选择，使得保护装置的输出端与输入端的连接通过直流连接线路的接触、通过强烈地变小的绝缘电阻或通过(消防用)水的导电能力被消除。按照保护装置的一个有利的设计方案，所述保护装置具有另一输入端，以便输送所述光伏发电机的分电压，用于直接提供或产生所述低电压。通过这种方式可以特别经济地没有或者仅仅具有最小的转换损耗地提供所述低电压。按照保护装置的另一个有利的设计方案，所述低电压经由串联电阻高阻地连接到所述至少一个输出端。由此特别实现：在多个在其输出端上并联连接的保护装置中在加载低电压的情况下在每个所述保护装置上施加电流并且因此每个所述保护装置可以实现其开关功能。按照保护装置的另一个有利的设计方案，所述保护装置具有用于电弧识别的装置，其与所述开关机构连接以便控制所述开关机构。优选地，所述用于电弧识别的装置与所述开关机构连接，使得当识别到电弧时所述开关机构断开。通过这种方式也可以将保护装置用于电弧的自动消除。电压保护和电弧消除在保护装置中的集成实现了构件的经济的应用，例如如开关机构这样的元件，其在两种情况下都采用。按照本专利技术的第二方面，该任务通过PV模块解决，所述PV模块具有集成的保护装置。这样的PV模块可以以与已知的PV模块相同的方式应用在PV设备内并且没有另外的预防措施地提供先前关于保护装置所述的优点。在PV模块的一个有利的设计方案中，所述保护装置设置在所述PV模块的接线盒中，这实现了一个特别紧密的结构类型。按照本专利技术的第三方面，该任务通过用于PV设备的保护装置的操作方法解决，其中所述保护装置具有用于与PV发电机连接的至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.02 DE 102011010172.1;2011.02.15 DE 10201101.一种用于光伏设备的保护装置(100)，具有-用于与光伏发电机(1)连接的至少一个输入端(101、102)，和-用于输出由光伏发电机(1)提供的电功率的至少一个输出端(103、104)，其中，该保护装置(100)包括用于经由所述至少一个输出端(103、104)输送的信号的检测装置，并且该保护装置用于：-假如所输送的信号不满足预定的标准，那么在所述至少一个输出端(103、104)上提供大小受限的低电压(Us)，以及-假如所输送的信号满足预定的标准，那么经由开关机构(110)将所述至少一个输出端(103、104)与所述至少一个输入端(101、102)低阻地连接，其特征在于，所述检测装置具有用于在所述至少一个输出端(103、104)上输出的电流(Io)的电流测量装置(130)，其中所输送的信号与所述电流(Io)的大小相关联；或者所述检测装置具有用于在所述至少一个输出端(103、104)上施加的电压(Uo)的电压测量装置，其中所输送的信号与所述电压(Uo)的大小相关联；或者所述预定的标准涉及由脉冲类型给出的所述信号的随时间变化。2.如权利要求1所述的保护装置(100)，其中，当所述检测装置具有用于在所述至少一个输出端(103、104)上输出的电流(Io)的电流测量装置(130)时，所述预定的标准涉及所述电流(Io)的大小，其中该保护装置(100)用于：假如所输出的电流(Io)小于下阈值(Isu)，那么在所述至少一个输出端(103、104)上提供所述低电压(Us)，而如果所输出的电流(Io)大于或等于上阈值(Iso)，那么经由所述开关机构(110)将所述至少一个输出端(103、104)与所述至少一个输入端(101、102)低阻地连接，其中所述上阈值(Iso)大于或等于所述下阈值(Isu)。3.如权利要求1或2所述的保护装置(100)，其中，所述电流测量装置(130)具有用于电流测量的分流器(131)和阈值开关(132)。4.如权利要求3所述的保护装置(100)，其中，所述阈值开关具有开关滞后。5.如权利要求1或2所述的保护装置(100)，具有另一输入端(105)，以便输送所述光伏发电机(1)的分电压，用于直接提供或产生所述低电压(Us)。6.如权利要求1或2所述的保护装置(100)，具有DC/DC转换器(140)、用于限制低电压(Us)的纵向调节器或横向调节器。7.如权利要求1或2所述的保护装置(100)，其中，所述低电压(Us)经由串联电阻(141)高阻地连接到所述至少一个输出端(103、104)。8.如权利要求1或2所述的保护装置(100)，其中，所述低电压(Us)经由二极管(142)连接到所述至少一个输出端(103、104)。9.如权利要求1或2所述的保护装置(100)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·霍普夫，M·维克托，F·格赖泽，G·贝藤沃特，J·弗里贝，
申请(专利权)人：SMA太阳能技术股份公司，
类型：
国别省市：