CN107112946A - 确定pv电站的dc部分中的安装误差的方法以及用于执行该方法的dc部分的组合器箱 - Google Patents
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Abstract
本发明的方法在启动之前在PV电站的DC部分的组合器箱中执行，并且形成一种测量电路，其中测量DC电流的方向、电压的极性或接地故障的至少一个，并且其中测量结果用来确定DC部分中的安装误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种确定PV(光伏)电站的DC(直流)部分中的安装误差的方法以及用于执行该方法的DC部分的组合器箱。
背景技术
光伏电站包括DC部分，其具有至少一个组合器箱(combiner box)，其实现为串组合器箱。串组合器箱组合多个串中生成的DC电流。每个串表示DC源，并且包含串联连接的PV模块，其用于生成直流，其被馈入到串组合器箱中。如果DC部分包括多个串组合器箱，则这些箱的每个将组合的DC电流直接馈入到逆变器中或者到阵列组合器箱中，其中组合的直流进一步组合。每个串个别连接到串组合器箱的多个DC输入中的一个，和/或串组合器箱的每个DC输出个别连接到阵列组合器箱的多个DC输入中的一个。
因此，DC部分的安装包含其中串电连接到串组合器箱的DC输入和/或其中串的正极和负极电连接到串组合器箱的多个DC输入的功率和返回线路端子的步骤。连接采用安装部分来实现，其独立安装在串的一极与DC输入的功率或返回线路端子之间。因此，安装DC部分能够引起安装误差，如功率和返回线路的逆连接或者串的该极与串组合器箱的不同DC输入的功率和返回线路端子的错误关联。
在如EP 2282366 A1或US 2013/0264883的现有技术文献中和/或在先前国际专利申请PCT/EP2013/070258(2013年9月27日提交)中描述具有实现为串组合器箱以及—如果适用—还实现为阵列组合器箱的组合器箱的PV电站。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供在操作DC部分之前实现PV电站的DC部分中的安装误差的确定的方法，以及提供DC部分的组合器箱，其允许执行该方法。
这些和其他目的采用确定PV电站的DC部分中的安装误差的方法来实现，PV电站的DC部分包括多个至少两个DC源、具有多个至少两个DC输入以及用于将每个DC源的正极和负极与DC输入的功率相连接并且与返回线路端子相连接的安装部分的组合器箱。该方法执行如下步骤：
(a) 闭合布置在多个功率线路连接(其在DC输入的功率线路端子与组合器箱的功率线路汇流条之间延伸)中或者在多个至少两个返回线路连接(其在DC输入的返回线路端子与组合器箱的返回线路汇流条之间延伸)中的多个至少两个第一切换单元的至少一个切换单元，
(b) 闭合布置在多个功率或返回线路连接(所述连接不包括第一切换单元的任何)中的多个至少两个第二切换单元的一个切换单元，以便识别DC源中的一个并且定义测量电路(其包括所识别的DC源、一个闭合的第一切换单元和一个闭合的第二切换单元)，
(c) 测量该测量电路中的电流的方向、电压的极性和接地故障的至少一个，
(d) 当测量到正向电流、电压的正确极性或者没有接地故障中的至少一个时打开测量电路，并且对其余DC源的另一个重复进行方法步骤(a)至(d)，或者
当测量到反向电流、电压的错误极性和接地故障中的至少一个时，发信号通知安装误差并且阻止组合器箱的启动，在消除安装误差之后开启组合器箱，并且重复进行方法步骤(a)至(d)，以及
(e) 在对DC源的每个执行方法步骤(a)至(d)之后释放组合器箱用于在任何安装误差不存在的情况下的操作。
按照本发明的方法允许在组合器箱(其能够是串或阵列组合器箱)开始标称操作之前快速定位和去除PV电站的DC部分中的安装误差。因此，防止组合器箱及其设备免于因安装误差引起的致命损坏。由于该方法能够采用如切换单元和电流、电压或接地故障感测部件的远程可控组件来执行，所以按照本发明的方法能够自动执行并且在远程位置处观察。
为了节省执行时间，按照本发明的方法能够当第一切换单元的每个按照构成和中断至少每个DC源的标称电流的方式来设计时在步骤(a)中闭合多个第一切换单元，以及在包括DC源中的一个和两个第一切换单元的电流电路中测量短路电流时能够打开闭合的第一切换单元并且能够发信号通知安装误差。
该方法能够在执行步骤(b)之前电连接功率和返回线路汇流条。该方法能够在执行步骤(b)之后以及在按照步骤(c)测量电流的方向之前电连接功率和返回线路汇流条。该方法能够在按照步骤(c)测量这两个汇流条之间的电压的极性之后电连接功率和返回线路汇流条。该方法还能够当测量按照步骤(d)的反向电流时在打开闭合的第二切换单元之前断开功率和返回线路汇流条。
该方法能够在步骤(b)中识别将所识别的DC源的第二极连接到第二切换单元的安装部分的第二部分，能够在步骤(c)中测量包括至少一个闭合的第一切换单元和安装部分的第一部分(其将所识别的DC源的两个极的第一极连接到闭合的第一切换单元)的测量电路的一段中的电流以便识别第一安装部分，并且能够存储作为一对的第一和第二安装部分的身份(identity)。
该方法能够筛选关联到DC源的存储对，并且能够对于DC源的每个来检查是否已经存储将这个源连接到DC输入中的的一对。
用于执行按照本发明的方法的组合器箱能够包括：
多个至少两个DC输入，其中每个适合于到多个至少两个DC源中的一个的电连接，
用于到DC部分的另外组合器箱或者到PV电站的逆变器的电连接的DC输出，
功率和返回线路汇流条，
多个至少两个第一切换单元，布置在多个功率线路连接(其在DC输入的功率线路端子与功率线路汇流条之间延伸)中或者在多个返回线路连接(其在DC输入的返回线路端子与返回线路汇流条之间延伸)中，
多个至少两个第二切换单元，布置在多个功率或返回线路连接(其不包括任何第一切换单元)中，
多个至少两个电流传感器，关联到多个第一切换单元，
控制和处理单元，用于从第一和第二切换单元以及多个电流传感器来接收输出信号，并且用于将信号传递给第一和第二切换单元，以及
桥接构件，其在一侧上电连接到功率以及在另一侧上连接到返回线路汇流条，其与控制和处理单元进行数据通信，并且其在启动之前形成用于测量电流的方向、电压的极性和接地故障的存在中的至少一个的电路的一段。
桥接构件能够包括辅助开关、电压极性传感器和接地故障检测传感器中的至少一个，其中辅助开关、电压极性传感器和接地故障检测传感器中的至少一个以一端电连接到功率以及以另一端电连接到返回线路汇流条。接地故障检测传感器保持在地电位上。
桥接构件能够包括辅助开关以及电压极性传感器和接地故障检测传感器中的至少一个。
桥接构件能够只包括辅助开关或者电压极性传感器。
辅助开关能够设计为隔离开关，以及第一切换单元的每个能够设计为双向混合开关。辅助开关能够设计为双向混合开关，以及第一切换单元的每个能够设计为单向混合开关。
为了减小辅助开关的大小，电阻器能够与辅助开关串联连接。
附图说明
用于执行按照本发明的方法的DC组合器箱的示范实施例在如下附图中示出：
图1是按照本发明的包括组合器箱的PV电站的DC部分的示意电路图，
图2是按照图1的组合器箱的放大视图，
图3是按照图2的组合器箱的机械布局的电流测量和切换模块的视图，
图4是按照图2的组合器箱的机械布局的控制模块的视图，以及
图5至图9是按照图2的组合器箱的五个实施例的DC电路图。
在参考符号列表中概括附图中使用的参考符号及其含意。一般来说，对相似或者相似功能的部件给予相同参考符号。所述实施例意味着作为示例而不应限制本发明。
具体实施方式
图1所示的PV电站的DC部分包括三个多个n个串S1、S2、…、Sn、三个串组合器箱SCB、三个功率电缆C和阵列组合器箱ACB。三个多个n个串的每个电连接到三个串组合器箱SCB中的一个的n个DC输入IS1、IS2、…、ISn中的一个。每个串是DC源，其在串组合器箱SCB中馈送直流。每个组合器箱SCB组合n个串中生成的所馈送的n个直流。所得到的直流通过三个串组合器箱SCB的每个的DC输出OS。三个串组合器箱SCB的每个的DC输出电连接到阵列组合器箱ACB的三个DC输入IA1、IA2和IA3中的一个。每个串组合器箱是DC源，其经由阵列组合器箱ACB中的三个功率电缆C中的一个来馈送所得到的直流。组合器箱ACB组合所馈送的直流。所得到的直流通过阵列组合器箱ACB的DC输出OA，其电连接到PV电站的逆变器。
DC部分能够包括多于或少于三个串组合器箱SCB并且包括多于一个或者没有包括阵列组合器箱ACB。n为大于2的整数，并且在组合器箱SCB的至少第一和第二个中能够是不同的。在上述现有技术中已经描述串S1、S2、…、Sn、串组合器箱SCB和阵列组合器箱ACB的一般设计和功能。
每个串S1、S2、…、Sn包含用于生成直流的多个串联连接PV模块PM。安装部分S1+、S2+、…、Sn+和/或S1-、S2-、…、Sn-将串S1、S2、…、Sn的每个的正极和/或负极连接到组合器箱SCB的n个DC输入IS1、IS2、…、ISn。成对安装部分、例如S1+和S1-将n个串和/或DC源S1、S2、…、Sn的每个例如S1的正极和负极连接到n个DC输入IS1、IS2、…、ISn的每个的功率线路端子和返回线路端子。安装部分S1+、S2+、…、S1-、…Sn-能够设计为柔性或刚性电流导体，其通过至少一个插头、螺杆或者任何另外可分离电流连接或者可分离电流连接(其将DC源的一极直接连接到组合器箱的DC输入的端子)来附连到DC源中的一个、例如S1的一极以及附连到DC输入中的一个、例如IS1的功率或返回端子。
每个串组合器箱SCB包括正极和负极，其布置在DC输出OS中，并且其通过三个功率电缆C中的一个电连接到阵列组合器箱ACB的三个DC输入IA1、IA2和IA3中的一个。因此，每个串组合器箱SCB作为DC源对阵列组合器箱ACB起作用。
四个所示组合器箱SCB和ACB的设计是类似的。图2以放大视图来示出三个串组合器箱SCB中的一个。图2图示n个DC输入IS1、IS2、…、ISn和DC输出OS旁边的串组合器箱SCB包括功率线路汇流条A+和返回线路汇流条A-。功率线路汇流条A+通过n个功率线路连接L1+、L2+、…、Ln+电连接到n个DC输入IS1、…的功率线路端子，以及通过功率线路连接L0+电连接到DC输出OS的功率线路端子。返回线路汇流条A-通过n个返回线路连接L1-、L2-、…、Ln-电连接到n个DC输入的返回线路端子，以及通过返回线路连接L0-电连接到DC输出OS的返回线路端子。在n个功率线路连接L1+、L2+、…、Ln+的每个中和/或在n个对应返回线路连接L1-、L2-、…、Ln-的每个中布置了功率线路切换单元B1+、B2+、…、Bn+和/或返回线路切换单元B1-、B2-、…、Bn-以及电流传感器CS1+、CS2+、…、CSn+和/或CS1-、CS2-、…、CSn-。每个电流传感器达到足以检测直流(其在包括关联功率或返回线路连接的电流电路中流动)的流动和方向的精度。在功率线路连接L0+中和/或在返回线路连接L0-中布置了主开关M的切换单元。
串组合器箱SCB还包括桥接构件D以及组合器控制和处理单元CU。桥接构件D在一侧上电连接到功率A+，而在另一侧上电连接到返回线路汇流条A-，以及进行下列中的至少一个:电连接或者断开两个汇流条A+和A-，以及测量这两个汇流条之间的电压极性或接地故障。如图1和图2所示，控制单元CU从功率和返回线路切换单元B1+、B2+、…、B1-、…、Bn-、电流传感器CS1+、…、CSn+、CS1-、…、CSn-、主开关M的功率和返回线路切换单元以及从桥接构件D来接收输出信号。使控制单元CU能够处理并且保存所接收的信号，以及生成信号，具体来说用于打开、闭合、阻止或开启主开关M的切换单元、功率和返回线路切换单元B1+、B2+、…、B1-、…、Bn-，并且—如果适用—还用于打开或闭合提供在桥接装置D中的开关。因此，所有这些开关能够被远程控制。
与远程可控切换单元结合的控制和处理单元CU使关联组合器箱、如SCB或ACB能够运行自动启动例程(routine)。自动启动例程能够检测安装故障，如功率和返回线路的逆连接或者有故障串S1、S2、…、Sn和/或有故障功率电缆C,如果在阵列组合器箱ACB中运行的话。
在三个串组合器箱SCB中的一个中运行启动例程之前，n个串S1、…、Sn电连接到这个组合器箱的输入IS1、…、ISn，并且主开关M、所有切换单元B1+、…Bn+、B1-、…、Bn-以及—如果适用—布置在桥接装置D中的开关是打开的。
在阵列组合器箱ACB中运行启动例程之前，三个多个串电连接到关联串组合器箱SCB的输入，以及三个功率电缆C将三个组合器箱SCB的输出OS电连接到阵列组合器箱ACB的三个输入IA1、IA2和IA3。主开关M以及所有功率和返回线路切换单元B1+、B2+、…、B1-、…、Bn-以及—如果适用—布置在桥接装置D中的开关是打开的。
为了确定按照图1的PV电站的DC部分中的安装误差，在四个组合器箱SCB和ACB的任何中,执行很大程度上相同的方法步骤。在按照图2的串组合器箱SCB中的本发明的典型示例中，执行如下方法步骤：
(a) 闭合多个第一切换单元(其是功率B1+、…Bn+或者返回线路切换单元B1-、…、Bn-，和/或其布置在功率L1+、L2+、…、Ln+中或者在返回线路连接L1-、L2-、…、Ln-中)的至少一个切换单元、例如B1+，
(b) 闭合多个第二切换单元(其布置在不包括第一切换单元的任何的返回线路连接中或者在功率中)的一个切换单元、例如B1-，以便识别DC源中的一个、例如S1，并且定义包括所识别的DC源(在这里为S1)、一个闭合的第一切换单元(在这里为B1+)和一个闭合的第二切换单元(在这里为B1-)的测量电路，
(c) 测量该测量电路中的电流的方向、电压的极性和接地故障的至少一个，
(d) 当测量到正向电流、电压的正确极性或者没有接地故障的至少一个时打开测量电路，并且对其余DC源的另一个(在这里为S2)重复进行方法步骤(a)至(d)，或者
当测量到反向电流、电压的错误极性和接地故障中的至少一个时，发信号通知安装误差并且阻止组合器箱(在这里为SCB)的启动，在消除安装误差之后开启组合器箱，并且重复进行方法步骤(a)至(d)，以及
(e) 在对DC源的每个(在这里为S1、S2、…、Sn)执行方法步骤(a)至(d)之后释放组合器箱用于在任何安装误差不存在的情况下的操作。
“闭合多个至少两个第一切换单元的至少一个切换单元”采用控制和处理单元CU传递给一个第一切换单元(例如B1+或B1-)、传递给两个(例如B1+和B2+或者B1-和B2-)、传递给多于两个或者传递给所有第一切换单元(这意味着传递给所有切换单元B1+、…、Bn+或者传递给所有切换单元B1-、…、Bn-)的跳闸信号来实现。在每种情况下，第一切换单元布置在功率L1+、…、Ln+中或者在返回线路连接L1-、…、Ln-中。
“闭合多个至少两个切换单元的一个切换单元”采用控制和处理单元CU仅传递给布置在不包括第一切换单元的任何的多个功率L1+、…、Ln+或返回线路连接L1-、…、Ln中的一个第二切换单元(例如B1-或B1+)的跳闸信号来实现。第二切换单元、例如B1-的闭合识别DC源中的一个(在这里为S1)，其的身份存储在控制和处理单元CU中。闭合进一步定义测量电路。测量电路的实施例在图2中示出，并且包括所识别的DC源S1、安装部分S1+、功率线路连接L1+连同功率线路切换单元B1+和电流传感器CS1+、功率线路汇流条A+、桥接装置、返回线路汇流条A-、返回线路连接L1-连同返回线路切换单元B1-以及电流传感器CS1-和安装部分S1-。
“测量该测量电路中的电流的方向、电压的极性和接地故障的至少一个”采用上述电流传感器CS1+、…、CSn-的至少一个并且采用可包含附加电流传感器的上述桥接装置D来实现。电流传感器和桥接装置D向控制和处理单元CU传递测量信号。
“打开测量电路”采用控制和处理单元CU传递给测量电路的至少一个中断器(例如第一或第二切换单元)或者另外切换单元(如辅助开关AS)(其在一侧上电连接到功率线路汇流条A+，而在另一侧上电连接到返回线路汇流条A-，并且其通常布置在桥接构件D中)的跳闸信号来实现。
“阻止组合器箱”(在这里为SCB)采用控制和处理单元CU当测量到反向电流、电压的错误极性和接地故障中的至少一个时至少向切换单元B+1、B2+、…、B1-、…、Bn-以及—如果要求—还向主开关M和辅助开关AS传递的信号来实现。这个信号还使反向电流或者任何另外误差电流被中断。
“开启组合器箱”和“释放组合器箱用于操作”采用控制和处理单元CU向前面所列的开关和切换单元传递的信号来实现。如果组合器箱(在这里为SCB)不包括主开关M，则信号被传递给DC部分的开关，其连接或断开组合器箱的DC输出(在这里为OS)和DC部分。
方法步骤“释放组合器箱用于操作”也能够手动实现，这意味着采用用户的输入命令来实现：这种命令能够确认自动生成的释放信号，并且因此能够发起PV电站的串与DC部分之间经由组合器箱的连接。
切换单元、例如B1+以及控制和处理单元CU的基本设计在图3和/或图4中示出。这些单元实现为模块MS和MC用于安装于组合器箱(在这里为串组合器箱SCB)的安装轨上。如图3所示，模块MS包括功率线路切换单元B1+、功率线路连接L1+和电流传感器CS1+，其应用于功率线路连接L1+。模块MS还包括本地控制和处理单元LCU，其用于从单元、具体来说是切换单元B1+(身份、状态)、电流传感器CS1+和手动操作开关MOD内以及从外部、具体来说从控制和处理单元CU来接收数据信号，并且用于向切换单元B1+并且向单元CU发出数据信号。数据接口IOL将从本地控制单元LCU所发出的数据信号DS传递给控制单元CU并且将从控制单元CU所发出的数据信号DS传递给本地控制单元LCU。
手动操作开关MOD实现手动生成的信号的输入以及手动请求的数据信号DS的显示。本地控制单元LCU和/或控制单元CU通常实现为微处理器。
图4示出模块MC。这个模块包括组合器控制单元CU、手动操作开关MOS以及数据接口IOS，其用于向数据接收器(如模块MS或者包括主开关M的切换单元或者—如果适用—提供在桥接构件D中的开关的模块的本地控制单元LCU)传递从控制单元CU和手动操作MOS所发出的数据信号。数据接口IOS还在一侧上的本地控制单元LCU和手动操作开关MOD与另一侧上的控制单元CU之间传递数据信号DS。手动操作开关MOS如手动操作开关MOD实现手动生成的数据信号的输入以及手动请求的数据信号DS的显示。
在图5至图9中所示的是按照图2的组合器箱SCB的五个实施例。在这五个实施例中，功率线路切换单元B1+、B2+、…、Bn+设计为开关，其能够构成和中断DC源(其意味着串S1、S2、…、Sn的每个)的至少标称DC电流，而返回线路切换单元B1-、B2-、…、Bn-通常设计为隔离开关并且只能够构成电流。在组合器箱SCB的修改实施例中，返回线路切换单元B1-、B2-、…、Bn-能够实现为用于构成和中断DC源的至少标称电流的开关，而功率线路切换单元B1+、B2+、…、Bn+能够实现为隔离开关。在另外实施例中，所有功率和返回线路切换单元B1+、…、Bn-能够实现为用于构成和中断至少标称DC电流的开关。在按照图5、图6、图7和图9的四个实施例中，上述电流传感器CS1+、CS2+、…CSn+、CS1-、CS2-、…、CSn-应用于功率中和/或在返回线路连接L1+、L2+、…、Ln-中，而在按照图8的实施例中，只有电流传感器CS1+、CS2+、…、CSn+布置在功率线路连接L1+、…、Ln+中。
在按照图5的实施例中，桥接构件D包括上述辅助开关AS。功率线路切换单元B1+、B2+、…、Bn+的每个设计为双向混合开关，并且因此能够构成和中断在正向方向上和反向方向上的DC的标称电流。辅助开关AS以及切换单元B1-、B2-、…、Bn-的每个实现为隔离开关。双向混合开关以及单向混合开关(其在图6、图7和图9中示出)同一地设计为单向混合开关。
在组合器箱SCB的这个实施例中，启动例程执行如下：
(1) 开关M和AS以及切换单元B1+、B2+、…、Bn+和B1-、B2-、…、Bn-是打开的。
(2) 控制和处理单元CU(仅在图1、图2和图4中示出)向辅助开关AS传递跳闸信号以闭合。
(3) 单元CU还向所有功率线路切换单元B1+、B2+、…、Bn+传递跳闸信号以闭合。
(4) 如果由于第一安装误差，串S1、S2、…中的一个具有短路，则电流传感器CS1+、…、CSn+的至少一个向控制和处理单元CU传递短路电流的发生。控制和处理单元CU传递指示第一安装误差的信号，并且引起组合器箱SCB的阻止。阻止包含重新打开闭合的切换单元B1+、…Bn+，以便中断短路电流。当安装部分S1+、…、Sn-错误地安装(例如通过第一安装部分(如S1+)将DC源(如S1)的正极连接到DC输入IS1的功率线路端子，并且通过第二安装部分(如S1-)将DC源(在这里为S1)的负极连接到DC输入IS2的功率线路端子)时，这种短路能够发生。
(5) 在消除第一安装误差之后，单元CU向组合器箱传递信号以开启，并且使组合器箱重复进行前面所列的方法步骤。
(6) 在第一安装误差不存在的情况下，控制单元CU向切换单元B1-传递跳闸信号以闭合。
(7) 单元CU识别闭合的切换单元B1-和DC源(在这里为串S1)，其的第一极跨所识别的第一安装部分(在这里为S1-)电连接到所识别的切换单元B1-。
(8) 单元CU存储切换单元B1-、串S1和安装部分S1-的身份。
(9) B1-的闭合形成一种测量电路，其从所识别的串S1的第一极跨第一安装部分S1-、具有电流传感器CS1-和返回线路切换单元B1-的返回线路连接L1-、返回线路汇流条A-、辅助开关AS、功率线路汇流条A+、具有电流传感器CS1+、…、CSn+中的一个(在这里为CS2+)并且具有功率线路切换单元B1+、…、Bn+中的一个(在这里为B2+)的功率线路连接L1+、…、Ln中的一个(在这里为L2+)以及安装部分的第二部分(在这里为S2+)延伸到所识别的串S1的第二极。
(10) 如果第一极是串S1的负极，则电流传感器检测测量电路中的正向电流，其从安装部分S2+流动到安装部分S1-。
(11) 控制和处理单元CU通知正向电流，并且将两个安装部分S1-和S2+识别为关联到串S1的一对。这个对的身份存储在控制和处理单元CU中。
(12) 单元CU然后向闭合的切换单元B2+传递跳闸信号以打开。这个跳闸信号以其中中断正向电流的时间延迟来传递给切换单元B1-以打开。一旦切换单元B1-是打开的，切换单元B2+就能够被重新闭合。
(13) 控制和处理单元CU向切换单元B2-传递跳闸信号，以便识别多个DC源的另外、例如串S2，以及对切换单元B2-和串S2重复进行方法步骤(1)至(12)。
(14) 按照相同的方式，检查其余串。
(15) 如果串1的极性是反转的和/或如果安装部分S1-连接到串S1的正极而安装部分S2+连接到负极，则控制和处理单元CU通知测量电路中的反向电流流动。单元CU然后发信号通知第二安装误差，并且传递跳闸信号以打开测量电路，这意味着打开功率线路切换单元B2+。此外，单元CU引起阻止用于操作的组合器箱SCB，这实现安装误差的消除。
(16) 控制和处理单元CU在第二安装误差的消除之后向组合器箱传递开启信号，并且发起方法步骤(1)至(6)的重复进行。
(17) 在执行方法步骤(1)至(16)之后在免于任何安装误差的情况下，释放信号自动(从单元CU)和/或手动(从用户)传递给组合器箱用于操作，和/或用于打开辅助开关AS并且用于以某个时间延迟来闭合主开关M或者任何其他切换单元，其中其他切换单元将组合器箱SCB的DC输出OS连接到PV电站的DC部分。
在按照图6、图7和图9的本发明的实施例中，辅助开关AS实现为双向混合开关，以及功率线路切换单元B1+、B2+、…、Bn+的每个实现为单向混合开关。比较廉价和简单的单向混合开关只能够在一个预定义方向上关断直流，而更昂贵的双向混合开关能够关断在任一方向上流动的电流，其意味着正向和反向电流。
这三个组合器箱SCB的每个执行与按照图5的组合器箱相同的方法步骤(1)、(3)至(8)。除了在按照图5的组合器箱中之外，在按照图6、图7和图9的三个组合器箱的每个中，辅助开关AS能够闭合和/或能够打开测量电路，以便构成或中断测量电路中的电流。因此，在步骤(12)和/或步骤(15)中，代替切换单元B1+、B2+、…，辅助开关AS能够被闭合和/或打开，以便构成或中断测量电路中的电流。
除了在按照图5的组合器箱中之外，在按照图6的组合器箱中，方法步骤(2)(闭合辅助开关AS)在方法步骤(8)与(9)之间执行。此后，执行方法步骤(10)和(11)。另外方法步骤与对按照图5的串组合器箱SCB所执行的方法步骤(12)至(17)类似或相同，并且如下所述：
(12) 单元CU向闭合的辅助开关AS传递跳闸信号以打开。这个跳闸信号以其中中断正向电流的时间延迟来传递给切换单元B1-以打开。一旦切换B1-是打开的，辅助开关就能够被重新闭合。
(13) 控制和处理单元CU向切换单元B2-传递跳闸信号，以便识别多个DC源的另外、例如串S2，以及对切换单元B2-和串S2重复进行方法步骤(1)、(3)至(8),(2)、(9)至(12)。
(14) 按照相同的方式，检查其余串。
(15) 如果串1的极性是反转的和/或如果安装部分S1-连接到串S1的正极而安装部分S2+连接到负极，则控制和处理单元CU通知测量电路中的反向电流流动。单元CU然后发信号通知第二安装误差，并且传递跳闸信号以打开测量电路，这意味着打开辅助开关AS。此外，单元CU引起阻止用于操作的组合器箱SCB，这实现安装误差的消除。
(16) 控制和处理单元CU在第二安装误差的消除之后向组合器箱传递开启信号，并且发起方法步骤(1)、(3)至(8)、(2)、(9)至(16)的重复进行。
(17) 在执行方法步骤(1)、(3)至(8)、(2)、(9)至(16)之后在没有任何安装误差的情况下，释放信号自动(单元CU)和/或手动(用户)传递给组合器箱用于操作，和/或用于打开辅助开关AS并且用于以某个时间延迟来闭合主开关M或者任何其他切换单元，其中其他切换单元将组合器箱SCB的DC输出OS连接到PV电站的DC部分。
除了在按照图6的组合器中之外，按照图7的组合器箱还包括电压极性传感器VPS，其当辅助开关AS是打开的时测量汇流条A+与A-之间的电压的极性。
组合器箱SCB执行上述方法步骤(1)和(3)至(8)，并且还执行如下方法步骤：
(9) 按照步骤(6)的切换B1-的闭合形成第一测量电路，其从所识别的串S1的第一极跨第一安装部分S1-、具有电流传感器CS1-和返回线路切换单元B1-的返回线路连接L1-、返回线路汇流条A-、电压极性传感器VPS、功率线路汇流条A+、具有电流传感器CS1+、…、CSn+中的一个并且具有功率线路切换单元B1+、…、Bn+中的一个的功率线路连接L1+、…、Ln+中的一个以及安装部分的第二部分延伸到所识别的串S1的第二极。
(10) 如果第一极是串S1的负极，则电压极性传感器VPS测量两个汇流条A+与A-之间的电压的正确极性。
(11) 控制和处理单元CU向辅助开关AS传递跳闸信号以闭合。
(12) 辅助开关AS的闭合形成第二测量电路，其从所识别的串S1的第一极跨第一安装部分S1-、具有电流传感器CS1-和返回线路切换单元B1-的返回线路连接L1-、返回线路汇流条A-、辅助开关AS、功率线路汇流条A+、具有电流传感器CS1+、…、CSn+中的一个(在这里为CS2+)并且具有功率线路切换单元B1+、…、Bn+中的一个(在这里为B2+)的功率线路连接L1+、…、Ln中的一个(在这里为L2+)以及安装部分的第二部分(在这里为S2+)延伸到所识别的串S1的第二极。
(13) 由于两个汇流条A+与A-之间的电压的正确极性，电流传感器检测第二测量电路中的正向电流，其从安装部分S2+流动到安装部分S1-。
(14) 控制和处理单元CU通知正向电流，并且将两个安装部分S1-和S2+识别为关联到串S1的一对。这个对的身份存储在控制和处理单元CU中。
(15) 单元CU然后向闭合的辅助开关AS传递跳闸信号以打开。这个跳闸信号以其中中断正向电流的时间延迟来传递给切换单元B1-以打开。一旦切换B1-是打开的，辅助开关就能够被重新闭合。
(16) 控制和处理单元CU然后向切换单元B2-传递跳闸信号，以便识别多个DC源的另外、例如串S2，以及对切换单元B2-和串S1重复进行方法步骤(1)、(3)至(16)。
(17) 按照相同的方式，检查其余串。
(18) 如果串1的极性是反转的和/或如果安装部分S1-连接到串S1的正极而安装部分S2+连接到负极，则控制和处理单元CU通知第一测量电路中的电压的错误极性。单元CU然后发信号通知第二安装误差，并且传递跳闸信号以打开第一测量电路和/或打开切换单元B1-。此外，单元CU引起阻止用于操作的组合器箱SCB，这实现安装误差的消除。
(19) 控制和处理单元CU在第二安装误差的消除之后向组合器箱传递开启信号，并且发起方法步骤(1)、(3)至(19)的重复进行。
(20) 在执行方法步骤(1)、(3)至(19)之后在没有任何安装误差的情况下，释放信号自动(单元CU)和/或手动(用户)传递给组合器箱用于操作，和/或用于打开辅助开关AS并且用于以某个时间延迟来闭合主开关M或者任何其他切换单元，其中其他切换单元将组合器箱SCB的DC输出OS连接到PV电站的DC部分。
在按照图8的实施例中，桥接构件D只包括用于测量汇流条A+与A-之间的电压的极性的电压极性传感器VPS。组合器箱SCB执行上述方法步骤(1)和(3)至(8)，并且然后还执行如下方法步骤：
(9) 按照步骤(6)的切换B1-的闭合形成一种测量电路，其从所识别的串S1的第一极跨第一安装部分S1-、具有切换单元B1-的返回线路连接L1-、返回线路汇流条A-、电压极性传感器VPS、功率线路汇流条A+、具有电流传感器CS1+、…、CSn+中的一个并且具有功率线路切换单元B1+、…、Bn+中的一个的功率线路连接L1+、…、Ln+中的一个以及安装部分的第二部分延伸到所识别的串S1的第二极。
(10) 如果第一极是串S1的负极，则电压极性传感器VPS测量两个汇流条A+与A-之间的电压的正确极性。
(11) 控制和处理单元CU通知电压的正确极性，并且向多个切换单元B1+、…、Bn+传递跳闸信号以打开并且然后相继闭合这些切换单元，以便测量在测量电路中的电压的正确极性，其中相继闭合的切换单元中的一个(在这里为B2+)识别串S1的第二极和/或第二安装部分(在这里为S2+)。
(12) 控制和处理单元CU存储作为一对的第一(在这里为S-)和第二安装部分(在这里为S2+)的身份。
(13) 单元CU向闭合的切换单元B1-传递跳闸信号以打开，并且向多个切换单元B1+、B2+、…传递跳闸信号以闭合。
(14) 控制和处理单元CU向切换单元B2-传递跳闸信号以闭合，以便识别多个DC源的另外、例如串S2，以及对切换单元B2-和串S2重复进行方法步骤(1)、(3)至(14)。
(15) 按照相同的方式，检查其余串。
(16) 如果串1的极性是反转的和/或如果安装部分S1-连接到串S1的正极而安装部分S2+连接到负极，则控制和处理单元CU通知测量电路中的电压的错误极性。单元CU然后发信号通知第二安装误差，并且传递跳闸信号以打开测量电路，这意味着打开切换单元B1-和/或多个切换单元B1+、…、Bn+。此外，单元CU引起阻止用于操作的组合器箱SCB，这实现安装误差的消除。
(17) 控制和处理单元CU在第二安装误差的消除之后向组合器箱传递开启信号，并且引起方法步骤(1)、(3)至(17)的重复进行。
(18) 在执行方法步骤(1)、(3)至(17)之后在没有任何安装误差的情况下，释放信号自动(单元CU)和/或手动(用户)传递给组合器箱用于操作，和/或用于以某个时间延迟来闭合主开关M或者任何其他切换单元，其中其他切换单元将组合器箱SCB的DC输出OS连接到PV电站的DC部分。
在按照图9的实施例中，桥接构件D包括电阻器R，其与辅助开关AS串联连接。电阻器R减少测量电路中并且因此减少辅助开关AS中的电流。这倒置辅助开关AS的成本降低。桥接构件D还包括接地故障检测传感器GF，其以一端电连接到功率(A+)而以另一端电连接到返回线路汇流条(A-)，并且其保持在地电位上。传感器GF发信号通知接地故障的存在。
在按照图9的组合器箱中，按照本发明的方法能够执行按照图7的组合器箱中所述的方法步骤，但是，其中代替汇流条A+与A-之间的电压的错误极性，单元CU通知从接地故障检测传感器GF发信号通知的接地故障的存在或不存在。
在按照图5至图9的组合器箱的上述实施例中，多个第一切换单元B1+、…、Bn+和/或B1-、…、Bn-在定义测量电路之前闭合。当启动之前在DC部分中执行按照本发明的方法时，这节省运行时间。
如果第一切换单元中仅一个在定义测量电路之前闭合，则能够执行按照本发明的方法，使得在闭合第一切换单元中的一个之后，多个第二切换单元相继被闭合和打开，以便形成测量电路，其包括多个DC源的每个DC源和切换单元的每个组合,其包括一个第一和一个第二切换单元。这需要更多时间，但是避免采用附加方法步骤来确定第一安装误差(多个第一切换单元的短接)的附加努力。在对于对应串将没有发现切换单元对时，仍然发现第一种安装误差。
参考标号列表
A+ 功率线路汇流条
A- 返回线路汇流条
ACB 阵列组合器箱
B1+、B2+、…、Bn+ 功率线路切换单元
B1-、B2-、…、Bn- 返回线路切换单元
C 功率电缆
CU 控制和处理单元
CS1+、CS2+、…、CSn+，
CS1-、CS2-、…、CSn- 电流传感器
D 桥接构件
DS 数据信号
GF 接地故障检测传感器
IA1、IA2、…、Ian 阵列组合器箱的DC输入
IOL、IOS 数据接口
IS1、IS2、…、ISn 串组合器箱的DC输入
L0+、L1+、L2+、…、Ln+ 功率线路连接
L0-、L1-、L2-、…、Ln- 返回线路连接
LCU 本地控制和处理单元
M 主开关
MC、MS 模块
MOD、MOS 手动操作开关
OA 阵列组合器箱的DC输出
OS 串组合器箱的DC输出
PM 光伏模块
R 电阻器
S1、S2、…、Sn 串，DC源
S1+、S2+、…、Sn+ 安装部分
S1-、S2-、…、Sn-
SCB 串组合器箱，DC源
VPS 电压极性传感器
PM PV模块
Claims (15)
1.一种用来确定PV电站的DC部分中的安装误差的方法，所述PV电站的DC部分包括多个至少两个DC源(S1、S2、…)、具有多个至少两个DC输入(IS1、IS2、…IA1、IA2、…)以及具有用于将每个DC源的正极和负极与所述DC输入的功率相连接并且与返回线路端子相连接的安装部分(S1+、S2+、…、S1-、S2-、…)的组合器箱(SCB，ACB)，其特征在于如下方法步骤：
(a) 闭合布置在多个功率线路连接(L1+、L2+、…)中或者在多个至少两个返回线路连接(L1-、L2-、…)中的多个至少两个第一切换单元(B1+、B2+、…、B1-、…、Bn-)的至少一个切换单元(B1+)，所述多个功率线路连接在所述DC输入(IS1、…)的所述功率线路端子与所述组合器箱的功率线路汇流条(A+)之间延伸,所述返回线路连接在所述DC输入(IS1、…)的所述返回线路端子与所述组合器箱(SCB)的返回线路汇流条(A-)之间延伸,
(b) 闭合布置在所述多个功率或返回线路连接(L1-、L2-、…、L1+、…)中的多个至少两个第二切换单元(B1-、B2-、…、B1+、…、Bn+)的一个切换单元(B1-)，以便识别所述DC源中的一个(S1)并且定义测量电路,所述测量电路包括所识别的DC源(S1)、一个闭合的第一切换单元(B1+)和一个闭合的第二切换单元(B1-)，所述连接不包括所述第一切换单元(B1+、…、B1-、…)的任何,
(c) 测量所述测量电路中的电流的方向、电压的极性和接地故障的至少一个，
(d) 当测量到正向电流、所述电压的正确极性或者没有接地故障时打开所述测量电路，并且对其余DC源的另一个(S2)重复进行所述方法步骤(a)至(d)，或者
当测量到反向电流、所述电压的错误极性和接地故障中的至少一个时，发信号通知安装误差并且阻止所述组合器箱(SCB) 的启动，在消除所述安装误差之后开启所述组合器箱(SCB)，并且重复进行所述方法步骤(a)至(d)，以及
(e) 在对所述DC源(S1、S2、…)的每个执行所述方法步骤(a)至(d)之后释放所述组合器箱(SCB)用于在任何安装误差不存在的情况下的操作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于
当所述第一切换单元的每个按照构成和中断所述DC源(S1、S2、…)的每个的至少标称电流的方式来设计时在步骤(a)中闭合所述多个第一切换单元(B1+、…)，以及在包括所述DC源(S1)中的一个和两个第一切换单元(B1+、B2+、…)的电流电路中测量短路电流时打开所闭合的第一切换单元(B1+、B2+、…)并且发信号通知安装误差。
3.如权利要求1或2中的任何所述的方法，其特征在于
在执行步骤(b)之前电连接所述功率(A+)和所述返回线路汇流条(A-)。
4.如权利要求1或2中的任何所述的方法，其特征在于
在执行步骤(b)之后以及在按照步骤(c)测量所述电流的所述方向之前电连接所述功率(A+)和所述返回线路汇流条(A-)。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于
在按照步骤(c)测量所述电压的所述极性之后电连接所述功率(A+)和所述返回线路汇流条(A-)。
6.如权利要求3至5中的任何所述的方法，其特征在于
当测量按照步骤(d)的反向电流时在打开所闭合的第二切换单元(B1-)之前断开所述功率(A+)和所述返回线路汇流条(A-)。
7.如权利要求1至6中的任何所述的方法，其特征在于
在步骤(b)中识别所述安装部分的第二部分(S1-)，其将所识别的DC源(S1)的第二极连接到所述第二切换单元(B1-)，
在步骤(c)中测量包括所述至少一个闭合的第一切换单元(B1+)和所述安装部分的第一 (S1+)的所述测量电路的一段中的所述电流，以便识别第一(S1+)安装部分，其将所识别的DC源(S1)的两极的第一极连接到所闭合的第一切换单元(B1+)以及
存储作为一对的所述第一(S1+)和所述第二安装部分(S1-)的身份。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于
筛选关联到所述DC源(S1、S2、…)的所存储的对，以及
对于所述DC源(S1、…)的每个来检查是否已经存储将这个源连接到所述DC输入(IS1、IS2、…)中的一个的一对(S1+，S1-)。
9.一种用于在PV电站的DC部分中执行如权利要求1所述的方法的组合器箱(SCB、ACA)，包括：
多个至少两个DC输入(IS1、IS2、…;IA1、IA2、…)，其的每个(IS1)适合于到多个至少两个DC源(S1、S2、…)中的一个(S1)的电连接，
用于到所述DC部分的另外组合器箱(ACA)或者到所述PV电站的逆变器的电连接的DC输出OS，OA)，
功率(A+)和返回线路汇流条(A-)，
多个至少两个第一切换单元(B1+、B2+、…)，布置在多个功率线路连接(L1+、L2+、…)中或者在多个返回线路连接(L1-、L2-、…)中，所述功率线路连接在所述DC输入(IS1、IS2、…)的功率线路端子与所述功率线路汇流条(A+)之间延伸,所述返回线路连接在所述DC输入(IS1、…)的返回线路端子与所述返回线路汇流条(A-)之间延伸,
多个至少两个第二切换单元(B1-、B2-、…)，布置在所述多个功率或返回线路连接(L1-、L2-、…)中，所述连接不包括任何第一切换单元(B1+),
多个至少两个电流传感器(CS1+、CS2+、…)，关联到所述多个第一或者所述多个第二切换单元，以及
控制和处理单元(CU)，用于从所述第一和所述第二切换单元(B1+、…、B1-、…)以及所述多个电流传感器(CS1+、CS2+、…)来接收输出信号，并且用于将信号传递给所述第一和第二切换单元，其特征在于
所述组合器箱还包括桥接构件(D)，其在一侧上电连接到所述功率(A+)以及在另一侧上电连接到所述返回线路汇流条(A-)，其与所述控制和处理单元(CU)进行数据通信，并且其在启动之前形成用于测量电流的方向、电压的极性和接地故障的存在中的至少一个的电路的一段。
10.如权利要求9所述的组合器箱，其特征在于
所述桥接构件(D)包括辅助开关(AS)、电压极性传感器(VPS)和接地故障检测传感器(GF)中的至少一个，其中所述辅助开关、所述电压极性传感器和所述接地故障检测传感器中的至少一个以一端电连接到所述功率(A1)以及以另一端电连接到所述返回线路汇流条(A-)。
11.如权利要求10所述的组合器箱，其特征在于
所述桥接构件(D)包括所述辅助开关(AS)以及所述电压极性传感器(VPS)和所述接地故障检测传感器(GF)中的至少一个。
12.如权利要求10或11中的任何所述的组合器箱，其特征在于
所述桥接构件(D)只包括所述辅助开关或者所述电压极性传感器。
13.如权利要求10至12中的任何所述的组合器箱，其特征在于
所述辅助开关(AS)设计为隔离开关，并且所述第一切换单元(B1+、…)的每个(B1+)设计为双向混合开关。
14. 如权利要求10或13中的任何所述的组合器箱，其特征在于
所述辅助开关(AS)设计为双向混合开关，以及
所述第一切换单元的每个(B1+)设计为单向混合开关。
15.如权利要求10至14中的任何所述的组合器箱，其特征在于
电阻器(R)与所述辅助开关串联连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
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Effective date of abandoning: 20191022 |