太阳能光伏组件集成单元的故障检测电路及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能光伏组件集成单元的故障检测电路及其检测方法。
【背景技术】
[0002]在专利名称为一种可变拓扑结构的太阳能光伏组件集成单元，专利号:ZL2013208161.6和专利名称:与一种可变拓扑结构的太阳能光伏发电系统，专利号:ZL2012083625.1中分别介绍了一种可变拓扑结构的太阳能光伏阵列。应用于常规拓扑结构固定的光伏阵列故障检测电路，面对现有上述可变光伏阵列的串并联结构，不能快速检测出其故障位置，故不能对其进行故障检测。
[0003]在已有的太阳能光伏阵列故障检测电路中，还没有对太阳能光伏阵列的故障检测电路及检测方法的发明。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种太阳能光伏组件集成单元的故障检测电路及其检测方法，能检测并诊断出太阳能光伏阵列产生故障的位置。
[0005]为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种太阳能光伏组件集成单元的故障检测电路，包括6个光伏组件，3个电流传感器，3个继电器常闭触点，3个继电器常开触点，集成单元正极端和集成单元负极端，
[0007]第一光伏组件与第二光伏组件串联，第三光伏组件与第四光伏组件串联，然后第一光伏组件的正极与第三光伏组件的正极相连，第一光伏组件与第三光伏组件之间连接有第二电流传感器，第二光伏组件的负极与第四光伏组件的负极相连，
[0008]第一光伏组件与第三光伏组件正极通过第一继电器常闭触点连接到集成单元正极端，第一继电器常闭触点与集成单元正极端之间连接有第一电流传感器；
[0009]第三光伏组件正极又通过第一继电器常开触点连接到第六光伏组件的负极；
[0010]第六光伏组件的负极通过第三继电器常开触点连接第五光伏组件的负极；
[0011]第六光伏组件的的正极通过第二继电器常开触点连接到集成单元正极端；
[0012]所述第六光伏组件的正极紧密连接有第三电流传感器；
[0013]第二光伏组件负极连接到集成单元的负极端；
[0014]第二光伏组件负极还能通过第二继电器常闭触点连接到第六光伏组件的的负极。
[0015]在本发明中，作为进一步说明，第一光伏组件、第二光伏组件、第三光伏组件、第四光伏组件、第五光伏组件与第六光伏组件分别由单个光伏组件构成，或由数量相同的多个光伏组件串联而成的组件串构成。
[0016]在本发明中，作为进一步说明，所述的3个继电器常闭触点可用3个继电器常开触点代替，同时3个继电器常开触点也可用3个继电器常闭触点代替。采用这一方式，与现有技术相比较，通过将继电器常闭触点与常开触点进行灵活替换，使得本发明具有灵活变动性的优点。
[0017]如上所述太阳能光伏组件集成单元的故障检测电路的检测方法，具体步骤如下:
[0018](I)、将第一继电器常闭触点、第二继电器常闭触点与第三继电器常闭触点闭合，同时将第一继电器常开触点、第二继电器常开触点与第三继电器常开触点断开，若电路发生故障，检测第二电流传感器、第三电流传感器的电流值并作比较判断发生故障的支路；
[0019](2)、将第一继电器的常闭触点、第二继电器常闭触点与第三继电器常闭触点断开，同时将第一继电器常开触点、第二继电器常开触点与第三继电器常开触点闭合，若电路发生故障，检测第一电流传感器与第三电流传感器的电流值并作比较判断发生故障的支路。
[0020]本发明的有益效果:
[0021]本发明的电路结构简单、设计巧妙，通过调节3个继电器常闭触点和3个继电器常开触点的闭合与断开状态，检测比较第一电流传感器与第三电流传感器的电流值、第二电流传感器与第三电流传感器的电流值及改变太阳能光伏阵列结构来定位故障发生的位置，测定结果准确，简单，在本领域内具有极大的推广价值。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的结构连接示意图；
[0023]附图2为太阳能光伏发电系统的故障检测电路示意图；
[0024]附件标记:
[0025]第一光伏组件I，第二光伏组件2，第三光伏组件3，第四光伏组件4，第五光伏组件5，第六光伏组件6，
[0026]第一电流传感器7，第二电流传感器8，第三电流传感器9，
[0027]第一继电器常闭触点10，第二继电器常闭触点11，第三继电器常闭触点12，
[0028]第一继电器常开触点13，第二继电器常开触点14，第三继电器常开触点15，
[0029]集成单元正极端16，集成单元负极端17 ；
[0030]逆变器18。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。
[0032]实施例1:
[0033]如图1所示，一种太阳能光伏组件集成单元的故障检测电路，它包括6个光伏组件，3个电流传感器，3个继电器常闭触点，3个继电器常开触点，集成单元正极端16和集成单元负极端17，
[0034]第一光伏组件I与第二光伏组件2串联，第三光伏组件3与第四光伏组件4串联，然后第一光伏组件I的正极与第三光伏组件3的正极相连，第一光伏组件I与第三光伏组件3之间连接有第二电流传感器8，第二光伏组件2的负极与第四光伏组件4的负极相连，
[0035]第一光伏组件I与第三光伏组件3正极通过第一继电器常闭触点10连接到集成单元正极端16，第一继电器常闭触点10与集成单元正极端16之间连接有第一电流传感器7 ；
[0036]第三光伏组件3正极又通过第一继电器常开触点13连接到第六光伏组件6的负极；
[0037]第六光伏组件6的负极通过第三继电器常开触点15连接第五光伏组件5的负极；
[0038]第六光伏组件6的的正极通过第二继电器常开触点14连接到集成单元正极端16 ；
[0039]所述第六光伏组件6的正极紧密连接有第三电流传感器9 ;
[0040]第二光伏组件2的负极连接到集成单元的负极端17 ;
[0041]第二光伏组件2的负极还能通过第二继电器常闭触点11连接到第六光伏组件6的的负极。
[0042]太阳能光伏组件集成单元具有两种工作状态:
[0043]第一种是第一继电器常闭触点10、第二继电器常闭触点11与第三继电器常闭触点12处于闭合状态，同时第一继电器常开触点13、第二继电器常开触点14与第三继电器常开触点15处于断开状态；
[0044]第二种是第一继电器常闭触点10、第二继电器常闭触点11与第三继电器常闭触点12处于断开状态，同时第一继电器常开触点13、第二继电器常开触点与第三继电器常开触点15处于闭合状态。
[0045]本发明的工作原理为:
[0046]针对不同环境温度、太阳光辐照度和光伏组件的倾斜角度，分别测量出光伏组件两种工作状态下正常工作时的电流值，根据下列方法拟定具体范围:
[0047]如图2所示将集成单元正极端16和集成单元负极端17通过逆变器18连接，由于集成单元中光伏组件在统一安装环境下的发电性能与参数是接近的，可将组件视为等效单元。在此定义如下山#为逆变器18的并网电压值；Uis为逆变器18要求的最低输入电压；U?为逆变器18要求的最高输入电压；1。为并网后的总电流；U i为第一种工作状态下单个光伏组件的电压值山为第一种工作状态下U i对应的电流值；1 17为第一种工作状态下第一电流传感器7的电流值；118为第一种工作状态下第二电流传感器8的电流值；1 19为第一种工作状态下第三电流传感器9的电流值；Ilis为第一种工作状态下单个光伏组件保证正常工作要求的最低电流值；U2为第二种工作状态下单个光伏组件的电压值；12为第二种工作状态下U2对应的电流值；1 27为第二种工作状态下第一电流传感器7的电流值；1 28为第二种工作状态下第二电流传感器8的电流值；129为第二种工作状态下第三电流传感器9的电流值；I2is为第二种工作状态下单个光伏组件保证正常工作要求的最低电流值。
[0048]基于此，我们可以得出基本关系式:
[0049]U低 < U并 < U高；
[0050]对于第一种工作状态的无故障情况:
[0051]
[0052]10= I 17= 31 18= 31 19= 31 ^ I !低
[0053]对于第二种工作状态的无故障情况:
[0054]U并=