TWI788063B - 太陽能保護系統 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭露一種太陽能保護系統，其包含至少一太陽能板，至少一手持式或固定式無線裝置，至少一無線路由器，至少一無線基地台，至少一雲端伺服器及電腦設備。每一太陽能板包含一太陽能模組與一無線控制保護模組，太陽能模組轉換太陽能為電能，提供給無線控制保護模組電源，電能並受到無線控制保護模組的控制，電能透過無線控制保護模組傳輸到太陽能板的正極及負極連接端子(含電纜)，藉由連接端子(含電纜)串接太陽能板至所需電力條件，串接的太陽能板供應足夠電力給逆變器再輸入至電力系統，完成太陽能電力的傳輸。在連接電纜任何一處產生短路意外，無線控制保護模組可以立即切斷太陽能電力達到保護太陽能系統功能。太陽能系統外部環境發生火災可以使用手持式或固定式無線裝置，太陽能保護系統是透過無線控制保護模組立即切斷每一片太陽能電力達到立即保護消防人員的功能。
Description
本發明係關於一種太陽能保護系統。
第1圖為先前技術之太陽能系統之示意圖。如第1圖所示，太陽能板(1)內含太陽能模組(12)可以輸出電能，太陽能系統是由多片太陽能板(1)串聯組成，多片太陽能板(1)透過正極連接器(含電纜)(13)及負極連接器(含電纜)(14)串接後連接至逆變器(2)；逆變器(2)從多片太陽能板(1)接收直流電壓，並將其轉換成交流電壓而輸出至電力系統AC(3)；太陽能板(1)上的正極電纜及負極電纜長度約1公尺長，串接後約為2公尺長，太陽能板(1)串接至逆變器(2)的電纜長度高達幾十米，太陽能系統由多組太陽能板串接及多組逆變器(2)所組成，因此電纜線數量高達數十條，電纜線經過高電壓、高電流、高溫及長時間使用或因為動物的啃咬導致破皮短路燃燒，太陽能模組(12)只要在太陽光照射下持續提供短路電流，因此短路燃燒持續進行，直流電流斷弧不易且危險，導致燃燒到所有電纜燒光為止，甚至燒到原建築物，先前技術之太陽能系統無任何改善功能；另外太陽能系統功能運作正常，但原建築物因為各種天災人禍導致火災，此時消防人員抵達現場，在太陽能系統運作的建築物，電壓高達1000伏特，消防人員有感電危險，救災困難，先前技術之太陽能系統無任何改善功能。
因此，本發明係在針對上述的缺點，提出一種太陽能保護系統，
以解決習知所產生的問題。
本發明提供一種太陽能保護系統，其係能隨時監控太陽能板(1)所產生之電壓與電流，並在太陽能板(1)所產生之電壓與電流發生異常時，無線控制保護模組(11)防止在太陽能板之間的正極連接線與負極連接線產生電壓，以避免災害發生，也可以透過手持式或固定式無線裝置控制太陽能板(1)的電能輸出，達到保護太陽能系統及消防人員安全。
在本發明之一實施例中，提供一種太陽能保護系統，其包含至少一太陽能板，至少一手持式或固定式無線裝置，至少一無線路由器，至少一無線基地台，至少一雲端伺服器及電腦設備。每一太陽能板包含一太陽能模組與一無線控制保護模組，太陽能模組轉換太陽能為電能，提供給無線控制保護模組電源，電能並受到無線控制保護模組的控制，電能透過無線控制保護模組傳輸到太陽能板的正極及負極連接端子(含電纜)，藉由連接端子串接太陽能板至所需電力條件，以提供逆變器足夠電力再輸入至大電力系統，完成太陽能的電力傳輸。
在本發明之一實施例中，無線控制保護模組包含一個多數半導體功率開關、一個電流偵測電阻、一個電壓偵測電阻、一個分壓電阻、一組三顆旁路二極體串、一個正極輸入電壓端子、一個正極輸出電壓端子、一個負極輸入電壓端子、一個負極輸出電壓端子、一個降壓電路C及其輸出電壓VCC、一個無線控制電路及其天線、一個資料處理電路、一個復歸電路、另一個降壓電路D及其輸出電壓VDD、一個短路保護電路、一個手動保
護電路；半導體功率開關汲極接至負極輸出電壓端子及短路保護電路，源極接至電流偵測電阻及資料處理電路，半導體功率開關的閘極接至短路保護電路及手動保護電路，電流偵測電阻另一端再接至負極輸入電壓端子，短路保護電路及手動保護電路輸入端接至復歸電路輸出端，復歸電路輸入端接至無線控制電路輸出端，手動保護電路另一輸入端接至無線控制電路另一輸出端，無線控制電路包含一組天線，無線控制電路與資料處理電路以匯流排連接，資料處理電路接至電壓偵測電阻及分壓電阻，分壓電阻另一端接至正極輸入電壓端子，正極輸入電壓端子分別接至降壓電路C及降壓電路D，降壓電路C的輸出電壓VCC接至無線控制電路及資料處理電路，降壓電路D的輸出電壓VDD接至短路保護電路及手動保護電路，三顆旁路二極體串並接於太陽能模組，正極連接端子(含電纜)接於正極輸出電壓端子，負極連接端子(含電纜)接於負極輸出電壓端子，以上完成電路連接；在功能運作上，短路保護電路偵測半導體功率開關的汲極，在電纜短路時，截止半導體功率開關進而保護太陽能板，也可以透過人為操作，以手持式或固定式無線裝置下指令給無線控制電路，進而控制手動保護電路截止半導體功率開關進而保護太陽能板，故障問題經過排除後，以手持式或固定式無線裝置下指令給無線控制電路，控制復歸電路可以將短路保護電路及手動保護電路復歸至正常模式；資料處理電路接收電流偵測電阻及電壓偵測電阻信號，提供手持式無線裝置可以有效判斷太陽能系統的運作狀態，作為控制太陽能系統的依據，資料紀錄於雲端伺服器及電腦設備。
在本發明之一實施例中，無線控制保護模組包含一降壓電路C，其係連接於無線控制電路與資料處理電路，兩個電路以匯流排方式通訊，
因此必須使用同一電源。
在本發明之一實施例中，無線控制保護模組包含一降壓電路D，其係連接於短路保護電路及手動保護電路，兩個電路為類比電路，與無線控制電路與資料處理電路的數位電路需分開電源，避免互相干擾導致功能失效。
在本發明之一實施例中，資料處理電路偵測自身溫度高於一預設值時，資料處理電路驅動無線控制電路截止半導體功率開關，達到自動保護功能。
在本發明之一實施例中，無線控制保護模組產生一無線定位訊號，以供通訊控制裝置接收。
在本發明之一實施例中，手持式無線裝置為行動通訊裝置。
在本發明之一實施例中，固定式無線裝置為無線控制按鈕，無線控制按鈕包含一保護盒、一無線通訊器與一緊急按鈕。無線通訊器設於保護盒中，無線通訊器無線連接無線路由器，無線通訊器用以透過無線路由器接收電流與電壓。緊急按鈕設於保護盒上，並耦接無線通訊器。在電流與電壓為異常狀態時，緊急按鈕被按下，以驅動無線通訊器透過無線路由器控制所有太陽能板之無線控制器防止所有電能傳輸至每一太陽能板之正極連接端子與負極連接端子。
基於上述，太陽能保護系統利用無線通訊技術隨時監控光電池所產生之電壓與電流，並在光電池所產生之電壓與電流發生異常時，無線控制器防止在太陽能板之間的正極連接線與負極連接線產生電壓，以避免災害發生。
茲為使 貴審查委員對本發明的結構特徵及所達成的功效更有進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例圖及配合詳細的說明，說明如後：
1:太陽能板
2:逆變器
3:大電力系統AC
4:手持式或固定式無線裝置
5:無線路由器
6:雲端伺服器及電腦設備
7:無線基地台
11:無線控制保護模組
1101:多數半導體功率開關
1102:電流偵測電阻
1104:電壓偵測電阻
1103:分壓電阻
1105:三顆旁路二極體串
1106:正極輸入電壓端子
1107:正極輸出電壓端子
1109:負極輸入電壓端子
1108:負極輸出電壓端子
111:降壓電路C
1111:輸出電壓VCC
112:無線控制電路
1121:天線
113:資料處理電路
114:復歸電路
115:降壓電路D
1151:輸出電壓VDD
116:短路保護電路
117:手動保護電路
12:太陽能模組
13:正極連接端子(含電纜)
14:負極連接端子(含電纜)
第1圖為先前技術之太陽能系統之示意圖。
第2圖為本發明之多個太陽能板與逆變器之一實施例之示意圖。
第3圖為本發明之無線控制保護模組之一實施例之示意圖。
本發明之實施例將藉由下文配合相關圖式進一步加以解說。盡可能的，於圖式與說明書中，相同標號係代表相同或相似構件。於圖式中，基於簡化與方便標示，形狀與厚度可能經過誇大表示。可以理解的是，未特別顯示於圖式中或描述於說明書中之元件，為所屬技術領域中具有通常技術者所知之形態。本領域之通常技術者可依據本發明之內容而進行多種之改變與修改。
在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「連接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若
文中描述第一元件耦接於第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件，或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。
於下文中關於“一個實施例”或“一實施例”之描述係指關於至少一實施例內所相關連之一特定元件、結構或特徵。因此，於下文中多處所出現之“一個實施例”或“一實施例”之多個描述並非針對同一實施例。再者，於一或多個實施例中之特定構件、結構與特徵可依照一適當方式而結合。
除非特別說明，一些條件句或字詞，例如「可以(can)」、「可能(could)」、「也許(might)」，或「可(may)」，通常是試圖表達本案實施例具有，但是也可以解釋成可能不需要的特徵、元件，或步驟。在其他實施例中，這些特徵、元件，或步驟可能是不需要的。
第2圖為本發明之多個太陽能板與逆變器之一實施例之示意圖，在本發明之一實施例中，提供一種太陽能保護系統，其包含至少一太陽能板(1)或多數太陽能板(1)，至少一手持式或固定式無線裝置(4)，至少一無線路由器(5)，至少一無線基地台(7)，至少一雲端伺服器及電腦設備(6)，任何無線設備都有其天線(1121)；每一太陽能板(1)包含一太陽能模組(12)與一無線控制保護模組(11)，太陽能模組(12)轉換太陽能為電能，提供給無線控制保護模組(11)電源，電能並受到無線控制保護模組(11)的控制，電能透過無線控制保護模組(11)傳輸到太陽能板(1)的正極及負極連接端子(13、14)(含電纜)，藉由正極及負極連接端子(13、14)串接多數太陽能板(1)至所需電力條件，以提供逆變器(2)足夠電力再輸入至大電力系統AC(3)，完成太陽能
的電力傳輸。
本發明的應用不限於一組太陽能系統，因為是以無線裝置為傳輸媒介，可以擴充至多數組太陽能系統，以無線裝置內定的傳輸數量極限為限制。
第3圖為本發明之無線控制保護模組之一實施例之示意圖，在本發明之一實施例中，無線控制保護模組(11)包含至少一個半導體功率開關(1101)、一個電流偵測電阻(1102)、一個電壓偵測電阻(1104)、一個分壓電阻(1103)、一組三顆旁路二極體串(1105)、一個正極輸入電壓端子(1106)、一個正極輸出電壓端子(1107)、一個負極輸入電壓端子(1109)、一個負極輸出電壓端子(1108)、一個降壓電路C(111)及其輸出電壓VCC(1111)、一個無線控制電路(112)及其天線(1121)、一個資料處理電路(113)、一個復歸電路(114)、另一個降壓電路D(115)及其輸出電壓VDD(1151)、一個短路保護電路(116)、一個手動保護電路(117)；多數半導體功率開關(1101)並聯的汲極接至負極輸出電壓端子(1108)及短路保護電路(116)，源極接至電流偵測電阻(1102)及資料處理電路(113)，多數半導體功率開關(1101)並聯的閘極接至短路保護電路(116)及手動保護電路(117)，電流偵測電阻(1102)另一端再接至負極輸入電壓端子(1109)，短路保護電路(116)及手動保護電路(117)輸入端接至復歸電路(114)輸出端，復歸電路(114)輸入端接至無線控制電路(112)輸出端，手動保護電路(117)另一輸入端接至無線控制電路(112)另一輸出端，無線控制電路(112)包含一組天線(1121)，無線控制電路(112)與資料處理電路(113)以匯流排連接，資料處理電路(113)接至電壓偵測電阻(1104)及分壓電阻(1103)，分壓電阻(1103)另一端接至正極輸入電壓端子(1106)，正極輸入電壓端子(1106)
分別接至降壓電路C(111)及降壓電路D(115)，降壓電路C(111)的輸出電壓VCC(1111)接至無線控制電路(112)及資料處理電路(113)，降壓電路D(115)的輸出電壓VDD(1151)接至短路保護電路(116)及手動保護電路(117)，三顆旁路二極體(1105)串並接於太陽能模組(121)，正極連接端子(13)(含電纜)接於正極輸出電壓端子(1107)，負極連接端子(14)(含電纜)接於負極輸出電壓端子(1108)，以上完成電路連接；在功能運作上，短路保護電路(116)偵測多數半導體功率開關(1101)的汲極，在電纜短路時，截止多數半導體功率開關(1101)進而保護太陽能板(1)，也可以透過人為操作，如第2圖，以手持式或固定式無線裝置(4)下指令給無線控制電路(112)，進而控制手動保護電路(117)截止多數半導體功率開關(1101)進而保護太陽能板(1)，故障問題經過排除後，以手持式或固定式無線裝置(4)下指令給無線控制電路(112)，控制復歸電路(114)可以將短路保護電路(116)及手動保護電路(117)復歸至正常模式；資料處理電路(113)接收電流偵測電阻(1102)及電壓偵測電阻(1104)信號，傳輸給無線控制電路(112)，經過天線(1121)傳輸，提供手持式無線裝置(4)可以有效判斷太陽能系統的運作狀態，尤其在故障信號的即時傳輸，作為控制太陽能系統的依據，資料紀錄於雲端伺服器及電腦設備(6)，並經過紀錄分析成為太陽能資料庫，而成為一組完整的太陽能保護系統。
在本發明之一實施例中，資料處理電路(113)內建溫度感測晶片，當太陽能板(1)溫度高於預設值，例如攝氏85度，資料處理電路(113)發給無線控制電路(112)信號，控制手動保護電路(117)截止多數半導體功率開關(1101)，停止太陽能板(1)供電，避免意外擴大。
在本發明之一實施例中，無線控制電路(112)利用其定位功能，
可以取得太陽能板(1)的位置，減少搜尋太陽能板(1)的困難。
在本發明之一實施例中，降壓電路C(111)及降壓電路D(115)需獨立運作。
根據上述實施例，太陽能保護系統利用無線通訊技術隨時監控太陽能板(1)所產生之電壓與電流，並在太陽能板(1)所產生之電壓與電流發生異常時，無線控制電路(112)防止在太陽能板(1)之間的正極及負極連接端子(13、14)(含電纜)產生電壓，以避免災害發生。
以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
11:無線控制保護模組
1101:多數半導體功率開關
1102:電流偵測電阻
1104:電壓偵測電阻
1103:分壓電阻
1105:三顆旁路二極體串
1106:正極輸入電壓端子
1107:正極輸出電壓端子
1109:負極輸入電壓端子
1108:負極輸出電壓端子
111:降壓電路C
1111:輸出電壓VCC
112:無線控制電路
1121:天線
113:資料處理電路
114:復歸電路
115:降壓電路D
1151:輸出電壓VDD
116:短路保護電路
117:手動保護電路
Claims (4)
- 一種無線控制保護模組：包含至少一個半導體功率開關、一個電流偵測電阻、一個電壓偵測電阻、一個分壓電阻、一組三顆旁路二極體串、一個正極輸入電壓端子、一個正極輸出電壓端子、一個負極輸入電壓端子、一個負極輸出電壓端子、一個降壓電路C及其輸出電壓VCC、一個無線控制電路及其天線、一個資料處理電路、一個復歸電路、另一個降壓電路D及其輸出電壓VDD、一個短路保護電路、一個手動保護電路；多數半導體功率開關並聯的汲極接至負極輸出電壓端子及短路保護電路，源極接至電流偵測電阻及資料處理電路，多數半導體功率開關並聯的閘極接至短路保護電路及手動保護電路，電流偵測電阻另一端再接至負極輸入電壓端子，短路保護電路及手動保護電路輸入端接至復歸電路輸出端，復歸電路輸入端接至無線控制電路輸出端，手動保護電路另一輸入端接至無線控制電路另一輸出端，無線控制電路包含一組天線，無線控制電路與資料處理電路以匯流排連接，資料處理電路接至電壓偵測電阻及分壓電阻，分壓電阻另一端接至正極輸入電壓端子，正極輸入電壓端子分別接至降壓電路C及降壓電路D，降壓電路C的輸出電壓VCC接至無線控制電路及資料處理電路，降壓電路D的輸出電壓VDD接至短路保護電路及手動保護電路，三顆旁路二極體串並接於太陽能模組，正極連接端子(含電纜)接於正極輸出電壓端子，負極連接端子(含電纜)接於負極輸出電壓端子，以上完成電路連接；在功能運作上，短路保護電路偵測多數半導體功率開關的汲極，在電纜短路時，截止多數半導體功率開關進而保護太陽能板，也可以透過人為操作，以手持式或固定式無線裝置下指令給無線控制電路，進而控制手動保護電路截止多數半導體功率開關進而保護太陽能板，故障問題經過排除後，以手持式或固定式無線裝置下指令給無線控制電路，控制復歸電路可以將短路保護電路及手動保護電路復歸至正常模式；資料處理電路接收電流偵測電阻及電壓偵測電阻信號，傳輸給無線控制電路，經過天線傳輸，提供手持式無線裝置可以有效判斷太陽能系統的運作狀態，尤其在故障信號的即時傳輸，作為控制太陽 能系統的依據，資料紀錄於雲端伺服器及電腦設備，並經過紀錄分析成為太陽能資料庫，而成為一組完整的太陽能保護系統。
- 如請求項1之無線控制保護模組所述之資料處理電路內建溫度感測晶片，當太陽能板溫度高於預設值，例如攝氏85度，資料處理電路發給無線控制電路信號，控制手動保護電路截止多數半導體功率開關，停止太陽能板供電，避免意外擴大。
- 如請求項1之無線控制保護模組所述之無線控制電路利用其定位功能，可以取得太陽能板的位置，減少搜尋太陽能板的困難。
- 如請求項1之無線控制保護模組所述之降壓電路C及降壓電路D需獨立運作。
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