光伏串反极性检测的制作方法

相关申请

本申请要求2015年2月22日提交的且题为“photovoltaicstringreversepolaritydetection”的美国临时申请62/119,208的优先权，该申请通过引用并入本文。

背景技术：

许多电力系统可以利用光伏装置，例如包括太阳能电池板的光伏系统，太阳能电池板吸收阳光并将阳光转换成电以用于发电。逆变器可以被配置为将来自光伏装置的dc功率转换成用于ac电网的ac功率，ac电网可以向诸如建筑物的目的地供电。光伏装置可以包括多个光伏串，该多个光伏串可以通过光伏串组合器并联组合。光伏串可以包括串联连接的多个光伏面板，其可以产生输出电压，该输出电压是相应的光伏面板的电压的总和。如果不正确地安装光伏串，诸如反向(例如，正极端子可能无意中被连接到负极连接，并且负极端子可能无意中被连接到正极连接)，则光伏串可以被短路。短路的光伏串可以使除短路的光伏串之外的光伏装置的其他光伏串提供诸如电流的故障能量。由于短路的光伏串是反向安装的，所以跨短路光伏串的电压增大(例如，因为短路的光伏串现在与其他光伏串串联，而不是并联，所以短路的光伏串的电压可以与其他光伏串的电压相加)，因此用以防止来自短路的过大的电流的熔断器可能不能断开并且可能故障。熔断器不断开可能导致电弧，这可能导致物质损坏或人身伤害。熔断器可能故障，因为熔断器可以被设置额定为针对光伏装置的开路电压，该开路电压可以小于由于反向安装而发生的增大的电压(例如，熔断器可以被设置额定为针对100v的开路电压，但短路的光伏串可能由于反向安装而具有200v的电压)。不幸的是，使用具有更高额定电压的熔断器可能显著增大光伏装置的成本。

技术实现要素：

提供该发明内容以简要介绍将在下面的具体实施例中进一步描述的概念的选择。该发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键因素或基本特征，也不旨在用以限制所要求保护的主题的范围。

除了别的之外，本文提供了用于检测光伏系统和/或直流系统的反极性的一种或多种系统和/或技术。熔断器保持器可以被配置用于安装在光伏系统内(例如，沿着功率线安装，光伏串通过该功率线提供dc功率；安装在用于组合一个或多个光伏串的光伏串组合器内等)。熔断器保持器可以包括熔断器保持器主体，该熔断器保持器主体被配置为容纳熔断器。熔断器可以被配置为断开，以便中断来自光伏串的(诸如由于短路而产生的)过大的电流。

熔断器保持器可以与反极性检测部件相关联和/或包括反极性检测部件。反极性检测部件可以被配置为识别光伏串的极性。响应于极性指示反极性，反极性检测部件可以提供反极性的反极性指示。在一个示例中，反极性检测部件可以诸如通过扬声器来提供可听警报。在另一示例中，反极性检测部件可以诸如通过指示灯来提供可见警报。在另一示例中，熔断器保持器的锁定机构可以被配置为基于光伏串具有反极性，来锁定熔断器保持器主体，以禁止熔断器的安装。

为了实现前述和相关目的，以下描述和附图阐述了某些说明性方面和实现方式。这些指示了可以采用一个或多个方面的各种方式中的仅几个方式。当结合附图考虑时，本公开的其他方面、优点和新颖特征将从以下具体实施例中变得显而易见。

附图说明

图1a是具有正确安装的多个光伏串的光伏装置的示例。

图1b是具有多个光伏串的第二光伏装置的示例，其中至少一个光伏串被不正确地安装。

图2a是示出用于检测光伏系统的反极性的示例性系统的部件框图，其中熔断器保持器包括一个或多个指示灯。

图2b是示出用于检测光伏系统的反极性的示例性系统的部件框图，其中熔断器保持器包括一个或多个指示灯。

图2c是示出用于检测光伏系统的反极性的示例性系统的部件框图，其中熔断器保持器包括一个或多个指示灯。

图3是示出用于检测光伏系统的反极性的示例性系统的部件框图，其中熔断器保持器被配置为提供可听警报。

图4a是示出用于检测光伏系统的反极性的示例性系统的部件框图，其中熔断器保持器包括锁定机构。

图4b是示出用于检测光伏系统的反极性的示例性系统的部件框图，其中熔断器保持器包括锁定机构。

图5a是示出用于检测光伏系统的反极性的示例性系统的部件框图，其中熔断器保持器包括锁定机构。

图5b是示出用于检测光伏系统的反极性的示例性系统的部件框图，其中熔断器保持器包括锁定机构。

图6是示出包括反极性检测部件的示例性系统的部件框图。

图7是示出包括被安装在光伏串组合器内的熔断器保持器的示例性系统的部件框图。

具体实施方式

现在参考附图描述所要求保护的主题，其中相同的附图标记通常自始至终用于指代相同的元件。在以下描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节以便提供对所要求保护的主题的理解。然而，可以显而易见，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要求保护的主题。在其他实例中，以框图的形式示出结构和设备，以便于描述所要求保护的主题。

图1a示出了具有正确安装(例如，未反向安装)的多个光伏串的光伏装置100的示例。光伏装置100可以包括第一光伏串106、第二光伏串108、第三光伏串110和/或其他光伏串，这些光伏串可以诸如通过光伏串组合器而被并联连接。光伏串可以包括串联连接的一个或多个光伏面板。例如，第一光伏串106可以包括被连接在负极功率线连接104和正极功率线连接102(例如，光伏装置100在其之上(诸如向逆变器)提供dc功率的功率线连接)之间的第一光伏面板112、第二光伏面板114和第三光伏面板116。第二光伏串108可以包括被连接在负极功率线连接104和正极功率线连接102之间的第四光伏面板118、第五光伏面板120和第六光伏面板122。第三光伏串110可以包括被连接在负极功率线连接104和正极功率线连接102之间的第七光伏面板124、第八光伏面板126和第九光伏面板128。

因为光伏串包括串联的多个光伏面板，所以光伏串的输出电压可以是光伏面板的电压的总和。由于光伏串被并联连接，所以光伏装置100的输出电压可以保持与单个光伏串相同，但是可以通过并联组合的每个光伏串来增大光伏装置100的输出电流。第一光伏串106可以产生第一电流136。第二光伏串108可以产生第二电流138。第三光伏串110可以产生第三电流140。

可以安装用于第一光伏串106的第一熔断器130。可以安装用于第二光伏串108的第二熔断器132。可以安装用于第三光伏串110的第三熔断器134。熔断器可以被配置为断开，以便中断来自光伏装置100的、诸如由于短路而产生的过大的电流。

图1b示出了具有多个光伏串的第二光伏装置150的示例，其中至少一个光伏串被不正确地安装(例如，反向安装)。例如，第二光伏装置150可以包括第一光伏串106、第二光伏串108和第四光伏串152。第四光伏串152可包括第十光伏面板154、第十一光伏面板156和第十二光伏面板158。可以安装用于第四光伏串152的第四熔断器160。第四熔断器160可以被配置为断开，以便中断来自第四光伏串152的、诸如由于短路而产生的过大的电流，。

第二光伏装置150的安装者可能不正确地安装了第四光伏串152。例如，第四光伏串152可能被反向安装，使得正极端子可能被连接到负极功率线连接104，并且负极端子可能被连接到正极功率线连接102。因此，来自第一光伏串106的第一电流136和来自光伏串108的第二电流138可以与第三光伏串152的电流组合，导致通过第三光伏串152的增大的电流162。增大的电流162可以使第四熔断器160试图断开，以便中断否则可能导致损坏第二光伏装置150的增大的电流162。然而，如果第四熔断器160被设置额定为针对第四光伏串152的开路电压，则第四熔断器160可能无法断开，因为由于第四光伏串152被反向安装，第四光伏串152可能具有大于开路电压的增大的电压(例如，增大的电压可以是开路电压的两倍，因为由于第四光伏串152被反向安装，第四光伏串152与其他光伏串串联连接而不是并联连接)。

因此，如本文所提供的，反极性检测部件可以被配置为检测第二光伏装置150内的反极性。例如，反极性检测部件可以被集成到用于第四熔断器160的熔断器保持器中，并且在第四熔断器160被安装到熔断器保持器中并且电路闭合之前，反极性检测部件可以提供反极性的反极性指示。以这种方式，在第四熔断器160被安装并且电路闭合之前，可以向第四熔断器160的安装者提供反极性的警告。通过提供提前警告，可以根据第四光伏串152的开路电压而不是开路电压的两倍来对第四熔断器160设置额定(例如，因为可以在安装第四熔断器160和闭合电路之前警告安装者，否则由于第四光伏串152的反向安装，安装第四熔断器160和闭合电路将导致向第四熔断器160施加增大的电压)，否则这可能显著增大用于第二光伏装置150的熔断器的成本。在一个示例中，第四熔断器160可以被设置额定为小于第四光伏串152的开路电压的两倍。

图2a至图2c示出了熔断器保持器201的示例。熔断器保持器201可以包括被配置为容纳和安置熔断器(例如，图2b和图2c的熔断器252)的熔断器保持器主体202。在一个示例中，熔断器保持器201可以沿着功率线安装，光伏串在该功率线之上提供dc功率。在另一示例中，熔断器保持器可以被安装在光伏串组合器的熔断器保持器安装装置内，光伏串组合器被配置为并联组合光伏装置的一组光伏串。熔断器保持器201可以包括熔断器保持器主体输入216和熔断器保持器主体输出210。熔断器保持器主体输入216可以被配置为连接到光伏串的输出连接线214。熔断器保持器主体输出210可以被配置为连接到输入连接线212，该输入连接线212用于光伏串向其提供dc功率的部件，诸如被配置为将dc功率转换成ac功率的逆变器。熔断器保持器主体202可以被配置为当熔断器保持器主体202处于断开位置时和/或当熔断器252未被安装在熔断器保持器主体202中时，在熔断器保持器主体输入216和熔断器保持器主体输出210之间提供电流隔离。在一个示例中，如图2b和图2c所示，熔断器保持器主体202可以具有至少为熔断器252的熔断器长度254的1.5倍(例如，2倍等)的熔断器保持器主体长度203，使得在光伏串被反向安装的情况下，熔断器保持器主体202将不会经历在熔断器保持器201上具有反向电压的问题。在另一示例中，熔断器保持器主体被配置为耐受(例如被设置额定为针对)约两倍(例如，多于两倍)的熔断器的额定电压。熔断器保持器主体202可以包括熔断器保持器主体盖222，该熔断器保持器主体盖222可以打开以提供用于将熔断器252插入到熔断器保持器装置205中的入口，以将熔断器252安装在熔断器保持器201内。

熔断器保持器201可以包括反极性检测部件204，该反极性检测部件204通过第一指示器接触板218而被电耦合到熔断器保持器主体输入216，并且通过第二指示器接触板220而被电耦合到熔断器保持器主体输出210，使得反极性检测部件204可以评估由光伏串向熔断器保持器主体输入216提供的dc功率的极性。反极性检测部件204可以被配置为当熔断器252未被安装在熔断器保持器主体202内时识别光伏串的极性。响应于指示反极性的极性，反极性检测部件204可以提供反极性的反极性指示(例如，诸如噪声的可听警报，诸如光或闪烁光的可见警报，用以禁止将熔断器252安装到熔断器保持器201中的锁定机构，通过诸如有线或无线网络的网络向诸如移动设备或服务器的设备发送的消息等)。

熔断器保持器201可以包括第一指示灯206(例如，具有第一颜色的第一发光二极管(led))和第二指示灯208(例如，具有第二颜色的第二led)。响应于指示反极性的极性(例如，光伏串被反向连接)，反极性检测部件204可以被配置为通过第一指示灯206提供反极性指示(例如，第一指示灯206可以被点亮或闪烁)。响应于指示正常极性的极性(例如，光伏串未被反向连接)，可以通过第二指示灯208提供正常极性指示(例如，第二指示灯可以被点亮或闪烁)。可以理解，可以使用诸如单个指示灯或多色指示灯的任何数目或配置的可见指示器，来使用户警觉反极性。

图2b示出了熔断器保持器主体盖222的示例250，该熔断器保持器主体盖222被打开进入用于安装熔断器252的打开位置。熔断器252可以被插入到熔断器保持器装置205中，该熔断器保持器装置205被配置为将熔断器252保持在用于安装的适当位置。图2c示出了熔断器保持器主体盖222的示例270，该熔断器保持器主体盖222被闭合进入用以完成熔断器252的安装的闭合位置，使得来自光伏串的dc功率可以通过熔断器252流入熔断器保持器主体输入216，并且通过熔断器保持器主体输出210流出。在一个示例中，当熔断器保持器主体盖222处于打开位置时和/或当熔断器252被安装在熔断器保持器201内时，反极性检测电路206可以绕过反极性检测。在一个示例中，熔断器保持器201可以被配置为当熔断器252被安装在熔断器保持器201内时用作烧断的熔断器指示器。熔断器252可以具有对应于光伏串的开路电压的额定值，诸如额定电压。在一个示例中，熔断器252可以被设置额定为小于光伏串的开路电压的两倍。

图3示出了熔断器保持器301的示例300。熔断器保持器301可以包括被配置为容纳熔断器的熔断器保持器主体302。熔断器保持器301可以包括反极性检测部件304。反极性检测部件304可以被配置为识别直流源(诸如提供dc功率的光伏串或其他源)的极性。响应于指示反极性的极性，反极性检测部件304可以提供反极性的可听警报308。例如，可以通过熔断器保持器301的扬声器306提供可听警报308。以这种方式，在检测到反极性事件的情况下，可以在安装熔断器之前，向要在熔断器保持器301内安装熔断器的安装者提供可听警报308，使得在安装熔断器并且闭合电路之前，安装者可以解决反极性事件的原因(例如，安装者可以重新安装光伏串，使得光伏串不被反向安装)。

图4a和图4b示出了熔断器保持器401的示例。图4a示出了熔断器保持器401的示例400，该熔断器保持器401包括被配置为容纳熔断器的熔断器保持器主体402。熔断器保持器401可以包括反极性检测部件404，该反极性检测部件404被配置为响应于识别光伏串或其他直流源的反极性而通过扬声器406提供可听警报408。熔断器保持器主体402可以包括熔断器保持器主体盖422，该熔断器保持器主体盖422可以被打开，以便提供进入熔断器保持器主体402的入口，以安装熔断器。熔断器保持器主体402可以包括锁定机构426(诸如螺线管)，该锁定机构426通过电连接424而被连接到反极性检测部件404。在一个示例中，锁定机构426可以被附接到熔断器保持器主体盖422。锁定机构426可以安置锁428，该锁428被配置为当反极性检测部件404确定光伏串的极性正常时，缩回到锁定机构426中，因此熔断器保持器主体盖422可以被打开，使得熔断器可以被安装到熔断器保持器401中。当反极性检测部件404确定光伏串的极性被反转时，锁428可以被配置为从锁定机构426伸出，使得熔断器保持器主体盖422不能被打开。可以理解，任何配置、尺寸、位置、机构类型和/或锁定类型被考虑用于锁定机构426和锁428(例如，锁定机构426可以被定位在熔断器保持器401内部或外部的任何位置处)。

图4b示出了反极性检测部件404的示例450，基于光伏串具有反极性，该反极性检测部件404调用锁定机构426以锁定熔断器保持器主体402，以禁止熔断器的安装。例如，反极性检测部件404可以通过电连接424向锁定机构426发送信号。该信号可以调用锁定机构426以使锁428伸出(诸如通过施加力来推动锁428)，使得锁428禁止用户打开熔断器保持器主体盖422。例如，锁428可以遇到(例如，接触、接合、抵靠等)熔断器保持器主体402的部分402a，以限制锁428和熔断器保持器主体盖422的移动，使得在检测到反极性时，用户不能打开熔断器保持器主体盖422以安装熔断器。在一个示例中，反极性检测部件404可以基于反极性而通过扬声器406提供可听警报408。

图5a和图5b示出了熔断器保持器501的示例。图5a示出了熔断器保持器501的示例500，该熔断器保持器501包括被配置为容纳熔断器的熔断器保持器主体502。熔断器保持器501可以包括反极性检测部件504，该反极性检测部件504被配置为评估光伏串或其他直流源的极性。熔断器保持器主体502可以包括熔断器保持器主体盖522，该熔断器保持器主体盖522可以被打开，以便提供进入熔断器保持器主体502的入口以安装熔断器。熔断器保持器主体502可以包括锁定机构526(诸如螺线管)，该锁定机构526被连接到反极性检测部件504。在一个示例中，锁定机构526可以被附接到熔断器保持器主体盖522。锁定机构526可以安置锁528，该锁528被配置为当反极性检测部件504确定光伏串的极性正常时缩回到锁定机构526中。当反极性检测部件504确定光伏串的极性被反转时，锁528可以被配置为从锁定机构526伸出，以阻止将熔断器插入到熔断器保持器装置505中以安装熔断器。可以理解，任何配置、尺寸、位置、机构类型和/或锁定类型被考虑用于锁定机构526和锁528(例如，锁定机构526可以被定位在熔断器保持器501内部或外部的任何位置处)。

图5b示出了反极性检测部件504的示例550，基于光伏串具有反极性，该反极性检测部件504调用锁定机构526以使锁528延伸通过熔断器保持器装置，以便阻止熔断器552的安装。例如，锁528可以从锁定机构526突出到熔断器保持器装置505中。当锁528突出到熔断器保持器装置505中时，可以阻止熔断器552被插入到熔断器保持器装置505中，以安装到熔断器保持器501中。

图6示出了用于检测光伏系统和/或直流系统的反极性的系统600的示例。系统600可以包括反极性检测部件604。反极性检测部件604可以包括电阻器606、第一二极管608、第二二极管610和/或用于识别直流源的极性的任何其他部件。反极性检测部件604可以被耦合到直流源，诸如光伏面板的光伏串。反极性检测部件604可以被配置为识别由直流源提供的dc功率的极性。第一二极管608和第二二极管610可以与诸如双色发光二极管(led)的一个或多个指示灯相关联。响应于极性是正常极性，第二二极管610可以点亮614双色led的第一颜色，以指示直流源具有正常极性(例如，直流源未被反向安装)。响应于极性是反极性，第一二极管608可以点亮612双色led的第二颜色，以指示直流源具有反极性(例如，直流源被反向安装)。

图7示出了用于检测光伏装置702的反极性的系统700的示例。光伏串组合器704可以被配置为并联组合一个或多个光伏串(例如，串联连接的光伏面板的串)。光伏串组合器704可以包括配置为容纳熔断器保持器706以用于安装的熔断器保持器安装装置。熔断器保持器706可以包括熔断器保持器主体，该熔断器保持器主体被配置为容纳熔断器，该熔断器用于防止由光伏装置702(诸如由于短路)发生的过大的电流造成的损坏。熔断器保持器706可以具有被连接到光伏装置702的光伏串的熔断器保持器主体输入，使得来自光伏装置702的dc功率通过熔断器保持器主体输入被接收，并被引导通过熔断器。熔断器保持器706可以具有连接到逆变器710的熔断器保持器主体输出。在dc功率穿过熔断器之后，dc功率可以通过熔断器保持器主体输出而被输出到逆变器710。逆变器710可以被配置为将dc功率转换为(诸如用于ac电网的)ac功率(例如，以给建筑物供电)。熔断器保持器706可以包括反极性检测部件708，该反极性检测部件708被配置为评估dc功率以确定光伏串的极性。响应于指示反极性条件的极性，反极性检测部件708可以提供反极性指示，例如使灯闪烁、提供可听警报、跨网络发送消息(例如，通过无线连接向诸如用户的智能电话的移动设备发送的消息；通过光伏串组合器704连接到的网络发送的消息等)等。在一个示例中，光伏串组合器704和逆变器710可以集成到诸如单个住宅逆变器产品的同一设备中。

尽管已经以结构特征和/或方法动作特有的语言描述了主题，但是要理解，所附权利要求中限定的主题不一定限于上述具体特征或动作。相反，上面描述的具体特征和动作被公开为实现至少一些权利要求的示例形式。

将理解，例如为了简单和易于理解的目的，本文所描绘的层、特征、元件等用相对于彼此的特定尺寸(诸如结构尺寸或定向)来示出，并且在一些实施例中，同一层、特征、元件等的实际尺寸与本文所示的显著不同。

此外，除非另有指出，否则“第一”、“第二”等不旨在暗示时间方面、空间方面、排序等。相反，这些术语仅用作用于特征、元件、项目等的标识符、名称等。例如，第一对象和第二对象通常对应于对象a和对象b、或者两个不同的或两个相同的对象、或同一对象。

此外，“示例性”在本文中用于意指用作示例、实例、说明等，并且不一定是有利的。如本文中所使用的，“或”旨在意指包含性的“或”、而不是排他性的“或”。另外，如本申请中所使用的“一”和“一个”一般要解释为意指“一个或多个”，除非另有指出，或从上下文中清楚地指向单数形式。还有，a和b中的至少一个等一般意指a或b、或a和b两者。此外，在“包含”、“有”，“具有”、“带有”或其变体被用在具体实施例中或者权利要求中的程度上，这样的术语旨在以类似“包括”的方式是包含性的。

还有，尽管已经关于一个或多个实现方式示出和描述了本公开，但是本领域其他技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将想到等效更改和修改。本公开包括所有这些修改和更改，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别是关于由上述部件(例如，元件、资源等)执行的各种功能，除非另有说明，用来描述这样的部件的术语旨在对应于执行所描述的部件的指定功能的任何部件(例如，其是功能上等效的)，即使在结构上不等效于所公开的结构。另外，虽然可能已经关于若干实现方式中的仅一个实现方式公开了本公开的特定特征，但是如对于任何给定的或特定的应用可能是期望的和有利的，这样的特征可以与其他实现方式的一个或多个其他特征组合。