本发明专利技术公开了一种合并器电路和电压保护电路。提供有多个光伏源。提供有一组熔断器，其每一个都具有耦合到多个光伏源中的一个的一侧。提供有一组接触器，其每一个都具有耦合到熔断器中的一个的另一侧的一侧。所述接触器的另一侧被耦合到一起，以便将光伏源的输出合并到输出接口，该输出接口被耦合到负载。一组二极管被分别耦合到该组熔断器中的每一个，并形成绕过该组接触器的电流路径。晶体管被耦合到每个二极管和负载接口。所述晶体管具有接通状态，以完成电流绕过该组接触器通过所述二极管到达所述负载接口的流动。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
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侦U。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。附图说明图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。PV源1-4的输出被合并用于跨合并器的输出端子15和25的合并输出。电流传感器30被耦合到穿过合并器输出端子15和25的PV源1-4的合并输出。电力转换器的等效电路100的电阻性负载101和电容性负载102的被连接穿过合并器输出端子15和25。负载101和102以及短路故障(short circuit fault) 109是用于DC-AC电力转换器100的等效电路，其中DC电力被转换为AC电力用于连接到电网。负载101的电阻值可被精确地控制。电容性负载102是比如转换器100的DC-AC电力转换器的典型DC总线电容。图1中的合并器电路提供了以下的保护功能:(i)用于分别经由熔断器51-54到PV源1-4的现场接线的载流量(ampacity)保护；(ii)经由开关分组40的安全/服务断开；(iii)经由接触器分组80、二极管61-64和晶体管70的DC故障电流负载断路能力；以及(iv)经由熔断器8的接地故障保护。图1中熔断器51-54在开关分组40和接触器分组80之间的电路放置提供了对图1中的电路中的不同的组件的保护。这样的布置保护了开关分组40中的开关41-44的现场接线和电流额定值，也同样保护了接触器分组80的接触器81-84和二极管61-64。此外，熔断器51-54被放置在开关分组40和接触器分组80之间，允许每个熔断器51-54的两端被隔离，以便通过断开开关分组40上的开关41-45中的一个和接触器分组80的相应的接触器来安全地更换相应的熔断器51-54。在正常状态下，当PV源1-4正在传递电流时，存在两种方法将负载101从PV源1_4断开。负载101可以通过手动断开断路开关分组40或在控制器5的命令下自动断开接触器分组80而被断开。当在具有负载时断开开关分组40，则按序列发生下面的情况。开关分组40中的辅助开关45发送信号到控制器5，即开关分组40已经被断开。控制器5经由串行通信链路6发送信号到DC-AC电力转换器100以有效地关闭，将负载101设为开路。然后，控制器5对接触器分组80中的线圈85断电，以便开始断开接触器81-84并驱动晶体管70接通。这将导致电流流过二极管61-64，并通过晶体管70，形成绕过接触器分组80的电流路径。在接触器分组80的接触器81-84达到完全断开的短暂延迟之后，晶体管70由控制器5门控关断。然后，控制器5读取耦合到接触器分组80和转换器100之间的电流传感器30，以验证PV源1-4和负载101和102之间的电流路径已被断开。以这种方式，将DC-AC转换器100从PV源1_4断开。使用与接触器分组80并联的单个半导体设备(比如晶体管70)，允许仅使用单个设备用于多个接触器81-84以及每组接触器81-84的二极管61-64。在此示例中，晶体管170是绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其能够处理在短的时间周期内的、短路状态下来自合并的PV源1-4的高电流和电压。可以在“栓锁”故障(boltecTfault)状态下遵循相同的序列，其中由于在DC-AC转换器100中的故障，负载101被短路(如通过错误10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】2010.09.28 US 12/892,2851.一种用于将多个光伏源的电压输出合并到负载的系统，所述系统包括: 多个光伏源； 一组接触器，所述接触器中的每一个都具有耦合到所述多个光伏源中的一个的一侧，其中所述接触器的另一侧被耦合到一起，以便将所述多个光伏源的输出合并到输出接口，所述输出接口被耦合到所述负载； 一组二极管，所述二极管中的每一个都被耦合到一组熔断器中的每一个，并形成绕过所述一组接触器的电流路径；以及 晶体管，所述晶体管被耦合到所述二极管中的每一个和所述负载接口，具有接通状态的所述晶体管完成电流通过所述二极管绕过所述一组接触器到达所述负载接口的流动。2.如权利要求1所述的系统，其中所述晶体管是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。3.如权利要求1所述的系统，还包括: 电流传感器，所述电流传感器被耦合到所述输出接口 ；以及 控制器，所述控制器被耦合到所述电流传感器、所述晶体管和所述一组接触器，所述控制器控制所述一组接触器的断开和接通。4.如权利要求3所述的系统，其中所述控制器检测到异常状态并且断开所述接触器，同时在所述接触器断开时将晶体管转为接通状态。5.如权利要求3所述的系统，其中所述控制器脉冲接通所述晶体管，并确定所述晶体管是否处于去饱和模式，以便测量所述负载。6.如权利要求1所述 的系统，还包括一组开关，所述一组开关中的每一个都耦合到所述一组熔断器中的一个的另一侧，所述开关是可切换的以便隔离特定的熔断器。7.如权利要求1所述的系统，还包括第二组二极管，所述第二组二极管耦合在所述接触器和所述晶体管之间，以便在所述晶体管处于所述接通状态下时允许电流从所述负载接口绕过所述一组接触器流动。8.如权利要求1所述的系统，还包括一组熔断器，所述一组熔断器中的每一个都具有耦合到所述多个光伏源中的一个的一侧和耦合到所述一组接触器中的一个的另一侧。9.一种保护合并多个电压源的输出的电路的组件的方法，所述方法包括: 将接触器附接到所述多个电压源中的每一个的输出； 当在所述输出中的任一个上探测到异常电流水平时，断开所述接触器；以及 通过在断开所述接触器所需要的时间周期内接通晶体管来提供绕过所述接触器的电流路径。10.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：里克·韦斯特，
申请(专利权)人：施耐德电气太阳能逆变器美国股份有限公司，
类型：
国别省市：
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