專利名稱：已安裝光伏串、子串及模塊的有源和無源監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及用于測(cè)試和監(jiān)視PV設(shè)施的特性與性能的裝置與方法。
背景技術(shù)：
光伏(PV)設(shè)施的輸出取決于維護(hù)好構(gòu)成該設(shè)施的PV模塊的健康。多種因素影響PV模塊的健康。這些因素包括滲透、污染、遮蔽、電離輻射、互連完整性、靜電放電、溫差應(yīng)力、涂層老化、偷竊、旁路二極管故障和制造差異。PV設(shè)施監(jiān)視提供與設(shè)施健康有關(guān)的信息，進(jìn)而支持其維護(hù)與修理。傳統(tǒng)上監(jiān)視PV串的有源輸出電流的方法提供了有關(guān)串級(jí)別健康狀況的有用信息，但是不能區(qū)分是電氣問題還是照明問題，不能測(cè)量子串和模塊級(jí)別的健康狀況，并且不能測(cè)量旁路二極管的健康狀況。與傳統(tǒng)方法不同，本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)視構(gòu)成PV設(shè)施的PV串的有源(active)特性和無源(passive)特性兩者的系統(tǒng)和方法，從而更好地區(qū)分由照明問題引起的健康問題和由電力問題引起的健康問題。與傳統(tǒng)方法不同，本發(fā)明還提供了一種用于監(jiān)視子串和模塊健康的系統(tǒng)與方法，從而更好地隔離有健康問題的位置。此前用于監(jiān)視PV串和旁路二極管的系統(tǒng)與方法要求安裝昂貴的設(shè)備或昂貴的配線。與此前的系統(tǒng)與方法不同的是，本發(fā)明能夠以較低的設(shè)備成本和配線成本監(jiān)視子串和旁路二極管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種包括一個(gè)或多個(gè)單元的系統(tǒng)，能夠監(jiān)視并報(bào)告構(gòu)成PV設(shè)施的串、子串和模塊的有源和無源電學(xué)特性。本發(fā)明的另一目的是提供一種通過監(jiān)視PV設(shè)施的串、子串和模塊的有源和無源特性來確定并報(bào)告PV設(shè)施健康狀況的方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于改變PV設(shè)施的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的系統(tǒng)與方法。


圖1示出了本發(fā)明的PV電路監(jiān)視單元的第一實(shí)施例。圖2示出了本發(fā)明的PV電路監(jiān)視單元的第二實(shí)施例。圖3示出了本發(fā)明的PV多電路監(jiān)視單元的實(shí)施例。圖4示出了本發(fā)明的PV合路器監(jiān)視單元的實(shí)施例。圖5示出了圖1的測(cè)試模塊的實(shí)施例。圖6示出了圖2-3的測(cè)試模塊的實(shí)施例。
圖7示出了本發(fā)明集成到PV接線盒中的PV串聯(lián)監(jiān)視單元的第一實(shí)施例。圖8示出了本發(fā)明集成到PV接線盒中的PV串聯(lián)監(jiān)視單元的第二實(shí)施例。圖9示出了本發(fā)明的PV串聯(lián)監(jiān)視單元的第三實(shí)施例。圖10示出了本發(fā)明集成到PV接線盒中的PV串聯(lián)監(jiān)視單元的第四實(shí)施例。圖11示出了本發(fā)明集成到PV接線盒中的PV并聯(lián)監(jiān)視單元的實(shí)施例。圖12示出了本發(fā)明包括一個(gè)電路監(jiān)視單元的示意性PV設(shè)施。圖13示出了本發(fā)明包括一個(gè)電路監(jiān)視單元和多個(gè)串聯(lián)監(jiān)視單元的第一示意性PV設(shè)施。圖14示出了本發(fā)明包括一個(gè)電路監(jiān)視單元和多個(gè)串聯(lián)監(jiān)視單元的第二示意性PV設(shè)施。圖15示出了本發(fā)明包括一個(gè)多電路監(jiān)視單元和多個(gè)串聯(lián)監(jiān)視單元的示意性PV設(shè)施。圖16示出了本發(fā)明包括一個(gè)電路監(jiān)視單元、兩個(gè)合路器監(jiān)視單元和多個(gè)串聯(lián)監(jiān)視單元的示意性PV設(shè)施。圖17示出了本發(fā)明包括電路監(jiān)視單元和兩個(gè)并聯(lián)監(jiān)視單元的示意性PV設(shè)施。圖18示出了示意性PV模塊的示意性IV曲線和示意性電路模塊。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)包括本發(fā)明公開的一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視單元，并且可選地包括本領(lǐng)域公知的聯(lián)網(wǎng)和通用計(jì)算資源。在本說明書和權(quán)利要求中，“串”是指以陽極對(duì)陰極的方式全部串聯(lián)在一起的多個(gè)PV模塊，其中僅有一個(gè)陽極不與任何陰極相連，并且僅有一個(gè)陰極不與任何陽極相連?！白哟笔菢?gòu)成串的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的PV模塊?！岸四K”是指串中具有不與任何陰極相連的陽極的那個(gè)模塊以及該串中具有不與任何陽極相連的陰極的那個(gè)模塊。“端子串”是指包括任意多個(gè)模塊以及至少一個(gè)端模塊的子串。“串端”或“串的端部”是指串中不與任何陰極相連的陽極以及串中不與任何陽極相連的陰極。“子串端”或“子串的端部”是指子串中不與該子串中的任何陰極相連的陽極以及子串中不與該子串中的任何陽極相連的陰極?！胺至⒆哟笔侵覆还蚕砟K的子串?！巴?fù)浣Y(jié)構(gòu)”是指構(gòu)成PV設(shè)施的PV模塊和組件互連的網(wǎng)絡(luò)?！皽y(cè)試開關(guān)系列”是指一個(gè)或多個(gè)開關(guān)，每個(gè)開關(guān)具有三個(gè)或更多個(gè)終端，這些開關(guān)以第一終端對(duì)第三終端的方式串聯(lián)連接，其中該開關(guān)系列中的每個(gè)第一終端都恰連接到該系列中的一個(gè)第三終端(該系列中的一個(gè)開關(guān)除外)，該系列中的每個(gè)第三終端都恰連接到該系列中的一個(gè)第一終端(該系列中的一個(gè)開關(guān)除外)，并且該系列中每個(gè)開關(guān)的第二終端連接到PV串的唯一電極上。測(cè)試開關(guān)系列中的“根開關(guān)”是該系列中未連接該系列中任何一個(gè)第三終端的那個(gè)開關(guān)。測(cè)試開關(guān)系列中的“終端開關(guān)”是該系列中未連接該系列中任何一個(gè)第一終端的那個(gè)開關(guān)。測(cè)試開關(guān)系列中的“下一開關(guān)”是指連接到預(yù)定開關(guān)的第三終端的開關(guān)。測(cè)試開關(guān)系列中的“根測(cè)試點(diǎn)”是指連接到該系列的根開關(guān)的第一終端的導(dǎo)體?！敖泳€盒”是用于電氣連接的容器，它可以包括連接導(dǎo)線的終端并且可以包括旁路二極管。“連接”一般用來指代直接或間接的電氣耦合，而“斷開連接” 一般用來指代直接去耦合。本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)包括對(duì)構(gòu)成PV發(fā)電電路的模塊上的有源和無源測(cè)試進(jìn)行管理和測(cè)量的電路或多電路監(jiān)視單元。與本領(lǐng)域公知的無源監(jiān)視單元不同，本發(fā)明的電路或多電路監(jiān)視單元包含非PV激勵(lì)電路，該非PV激勵(lì)電路能夠通過暗PV電路驅(qū)動(dòng)能源。與本領(lǐng)域公知的串級(jí)別監(jiān)視單元不同，本發(fā)明中可選的串聯(lián)或并聯(lián)監(jiān)視單元可以嵌入設(shè)施中，以提供用于測(cè)試個(gè)體模塊、面板或子串的部件。串聯(lián)和并聯(lián)監(jiān)視單元包括能夠暫時(shí)改變所安裝陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)，從而電路或多電路監(jiān)視單元可以管理并測(cè)量在常規(guī)發(fā)電電路的子電路上運(yùn)行的測(cè)試。全配置的電路或多電路監(jiān)視單元包括用于優(yōu)選地使用最少的額外布線來控制串聯(lián)和并聯(lián)監(jiān)視單元的部件。當(dāng)設(shè)施的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求在發(fā)電電路中間的電流整合時(shí)，也可安裝本發(fā)明可選的合路器監(jiān)視單元。圖1示出了本發(fā)明的PV電路監(jiān)視單元的第一實(shí)施例。電路監(jiān)視單元整合PV電路兩端的PV電流，使用電子手段通過有源和無源測(cè)試監(jiān)視電路的健康，并且可以控制能夠暫時(shí)更改設(shè)施拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可選單元，從而可以評(píng)估子串健康。為了圖示方便，圖1整合了四個(gè)PV串的正端(101-104)和負(fù)端(105-108)，但是實(shí)施例可以擴(kuò)展到支持任意數(shù)量的串。終端(134和135)將PV生成電流(P0S和NEG)傳輸?shù)奖绢I(lǐng)域公知的外部電源模塊，例如充電控制器或換流器。電流傳感器(117-124)如需要可以被處理器(132)使能并測(cè)驗(yàn)，以測(cè)量流入和流出電路監(jiān)視單元的電流。在一些配置中，一些所示出的電流傳感器(117-124)可以是不必要的，并且可以被去除，因?yàn)樗鼈儨y(cè)量的是被其它傳感器測(cè)量的電流。注意如所圖示的，被感測(cè)的電流可以被測(cè)量和減除，以檢測(cè)陣列中的故障電流。當(dāng)使能時(shí)，電流傳感器(117-124)將測(cè)量的電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至處理器(132)用于存儲(chǔ)、分析以及發(fā)送(133)至其他設(shè)備。在本實(shí)施例中，電流傳感器(117-124)和A/D轉(zhuǎn)換器(132)包括能夠測(cè)量每個(gè)測(cè)試電路的有源和無源特性的傳感器電路。保險(xiǎn)絲(125-128)提供發(fā)生串故障的保護(hù)。電源電路(130)提供本領(lǐng)域公知的電力能源和能源管理功能，可以包括但不限于主電源、電池電源、電力變換、睡眠管理、電氣隔離、電壓管理和電池充電。測(cè)試模塊(131)提供實(shí)現(xiàn)下述功能的部件:a)在測(cè)試狀態(tài)下測(cè)量串、子串或二極管的無源或暗電氣特性，同時(shí)在測(cè)試狀態(tài)下對(duì)模塊施加非PV激勵(lì)以及可選的斷路、短路或負(fù)載；b)在測(cè)試狀態(tài)下測(cè)量串、子串或二極管的有源或明PV特性，同時(shí)在測(cè)試狀態(tài)下對(duì)模塊施加可選的斷路、短路、非PV激勵(lì)或負(fù)載；以及c)通過施加非PV激勵(lì)或PPV工作電流以便打開或關(guān)閉陣列中的開關(guān)，更改測(cè)試電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。測(cè)試模塊(131)產(chǎn)生的非PV激勵(lì)可以包括脈動(dòng)電流、AC電流、多DC電流、可變電流、脈沖式DC電流、或者任意能夠通過正被測(cè)試的模塊或二極管來驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)電流值或切換更改測(cè)試拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)的電氣激勵(lì)。如圖1所示，圖1中的電路監(jiān)視單元可以用于使用單導(dǎo)體布線安裝的串聯(lián)或并聯(lián)監(jiān)視單元實(shí)施例(圖7-8)。處理器(132)設(shè)施被照明時(shí)啟動(dòng)有源測(cè)試，在設(shè)施暗或微光時(shí)啟動(dòng)無源測(cè)試。有源電流測(cè)試是通過在每個(gè)串或子串中抽樣PV生成電流而進(jìn)行的，以評(píng)估它們的相對(duì)電阻率。有源IV測(cè)試是通過在每個(gè)串或子串中抽樣電路電壓和PV電流而進(jìn)行的，從而計(jì)算它們的絕對(duì)電阻值和二極管參數(shù)。無源電流測(cè)試是通過在串或子串上施加非PV激勵(lì)的同時(shí)對(duì)同時(shí)期的電流抽樣而進(jìn)行的。無源IV測(cè)試是通過在試駕非PV激勵(lì)的同時(shí)測(cè)量電流和電壓兩者而進(jìn)行的，從而計(jì)算每個(gè)串或子串的絕對(duì)電阻值和二極管參數(shù)。有源和無源IV測(cè)試都可用來計(jì)算串、子串和模塊的IV曲線(圖18)，從而評(píng)估它們的非照明健康狀況和照明健康狀況。當(dāng)測(cè)試電路中的模塊產(chǎn)生有源PV電流時(shí)，電壓和電流可以被記錄并被用于表征每個(gè)測(cè)試串的照明曲線。當(dāng)在與正常光伏電流相對(duì)的方向驅(qū)動(dòng)無源測(cè)試電流時(shí)，每個(gè)串上的電影和電流可以被用來表征每個(gè)測(cè)試串的非照明曲線。當(dāng)在與正常光伏電流相同的方向驅(qū)動(dòng)無源測(cè)試電流時(shí)，每個(gè)串上的電影和電流可以被用來計(jì)算測(cè)試中的每個(gè)旁路串的曲線。在數(shù)據(jù)收集之后，本領(lǐng)域公知的曲線擬合算法可以被用來進(jìn)行非線性參數(shù)預(yù)測(cè)，以確定所監(jiān)視模塊和旁路二極管的分流電阻、串聯(lián)電阻、二極管飽和電流、以及非理想二極管品質(zhì)因子(圖18)。圖18圖示了 PV模塊或串的一個(gè)模型。其它電氣模塊將產(chǎn)生不同但同樣有幫助的參數(shù)集，這些參數(shù)集可以基于無源或有源測(cè)試算出。圖2示出了本發(fā)明的電路監(jiān)視單元的另一實(shí)施例。圖2中，每個(gè)正終端(201-204)和負(fù)終端(205-208)分別與測(cè)試終端(209-216)配對(duì)。正終端(201-204)整合來自PV模塊的并聯(lián)串的正電流，負(fù)終端(205-208)整合來自相同串的相對(duì)端的負(fù)電流，并且測(cè)試終端(209-216)是用于線接到PV陣列的雙導(dǎo)體串聯(lián)或并聯(lián)監(jiān)視單元的測(cè)試用接線。如所示，圖
2的實(shí)施例可以用于每個(gè)PV導(dǎo)體具有一個(gè)測(cè)試導(dǎo)體的串聯(lián)或并聯(lián)監(jiān)視單元實(shí)施例(圖9)，也可以擴(kuò)展用于每個(gè)PV導(dǎo)體具有不只一個(gè)測(cè)試導(dǎo)體的串聯(lián)或并聯(lián)監(jiān)視單元實(shí)施例(圖10)圖2中的一些電流傳感器(217-224)可以是多余的，并且在一些配置中，電流傳感器可以放置在包括或者除了所示終端(201-204或205-208)的其他終端(209-212或213-216)處。在該實(shí)施例中，電流傳感器(217-224)和A/D轉(zhuǎn)換器(232)包括能夠測(cè)量每個(gè)測(cè)試電路的無源和有源特性的傳感器電路。測(cè)試模塊(231)提供實(shí)現(xiàn)以下功能部件:a)在測(cè)試狀態(tài)下測(cè)量串、子串或二極管的無源或暗電氣特性，同時(shí)在測(cè)試狀態(tài)下對(duì)模塊施加非PV激勵(lì)以及可選的斷路、短路或負(fù)載；b)在測(cè)試狀態(tài)下測(cè)量串、子串或二極管的有源或明PV特性，同時(shí)在測(cè)試狀態(tài)下對(duì)模塊施加可選的斷路、短路、非PV激勵(lì)或負(fù)載；以及c)通過施加非PV激勵(lì)或PPV工作電流以便打開或關(guān)閉開關(guān)，更改測(cè)試電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1和圖2均質(zhì)性PV串、子串和二極管的有源和無源測(cè)試；并且可以切換陣列中的可選開關(guān)以便執(zhí)行更好的測(cè)試。圖1圖示了在每個(gè)串具有單導(dǎo)體布線的設(shè)施中使用的實(shí)施例，而圖2圖示了在每個(gè)串具有多導(dǎo)體布線的設(shè)施中使用的實(shí)施例。圖3示出了本發(fā)明的多電路監(jiān)視單元的一個(gè)實(shí)施例。多電路監(jiān)視單元使用一個(gè)監(jiān)視單元監(jiān)視多個(gè)獨(dú)立PV電路的健康狀況。為方便圖示，圖3示出了能夠監(jiān)視四個(gè)分立PV電路的多電路監(jiān)視單元，但是該實(shí)施例可以擴(kuò)展支持任意數(shù)量的分立PV電路。終端(334-337和338-341)將生成的PV電流(P0S1-P0S4和NEG1-NEG4)傳輸?shù)奖绢I(lǐng)域公知的外部電源模塊，例如合路器箱或最大功率點(diǎn)跟蹤器。為方便圖示，圖3中一個(gè)測(cè)試導(dǎo)體與一個(gè)PV導(dǎo)體配對(duì)，然而，每個(gè)PV導(dǎo)體的測(cè)試導(dǎo)體的實(shí)際數(shù)目是由所使用的串聯(lián)或并聯(lián)監(jiān)視單元確定的，并且圖3實(shí)施例可以擴(kuò)展到容納每個(gè)PV導(dǎo)體對(duì)應(yīng)多個(gè)測(cè)試導(dǎo)體。在一些配置中，所示出的一些電流傳感器(317-324)可以是多余的，而在一些配置中，電流傳感器可以放置在包括或者除了所示終端(301-304或305-308)的其他終端(309-312或313-316)處。在該實(shí)施例中，電流傳感器(317-324)和A/D轉(zhuǎn)換器(332)包括能夠測(cè)量每個(gè)測(cè)試電路的無源和有源特性的傳感器電路。圖4示出了本發(fā)明的合路器監(jiān)視單元的一個(gè)實(shí)施例。當(dāng)PV設(shè)施拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求電流整合時(shí)，合路器監(jiān)視單元監(jiān)視PV電路中間的PV電流(以及可選的，電壓)。注意圖4的實(shí)施例可以擴(kuò)展到每個(gè)串具有更多或更少導(dǎo)體甚或更多或更少并聯(lián)串的設(shè)施。電源電路(430)提供本領(lǐng)域公知的電力能源和能源管理功能，可以包括但不限于主電源、電池電源、電力變換、睡眠管理、電氣隔離、電壓管理和電池充電。在該實(shí)施例中，子串監(jiān)視是由陣列的電路監(jiān)視單元啟動(dòng)的，在此期間合路器監(jiān)視單元的處理器(432)使能電流傳感器(417-424)記錄來自子串進(jìn)出合路器監(jiān)視單元的電流或IV數(shù)據(jù)對(duì)。在一些配置中，一些所圖示的電流傳感器(417-424)可以是多余的，并且可以被去除，因?yàn)樗鼈儨y(cè)量的是由其他傳感器測(cè)量的電流。當(dāng)使能時(shí)，電流傳感器(417-424)將測(cè)量的電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至處理器(432)用于存儲(chǔ)、分析以及發(fā)送(433)至其他設(shè)備。在有源和無源電流測(cè)試期間，合路器監(jiān)視單元的處理器(432)使能電流傳感器(417-424)記錄來自并聯(lián)串進(jìn)出單元的同時(shí)期電流值。在該實(shí)施例中，電流傳感器(417-424)和A/D轉(zhuǎn)換器(432)包括能夠測(cè)量每個(gè)測(cè)試電路的無源和有源特性的傳感器電路。在無源和有源IV測(cè)試期間，合路器監(jiān)視單元的處理器(432)在電流測(cè)量同時(shí)記錄電壓值(PVl和Tl之間)。圖5示出了圖1中的測(cè)試模塊的一個(gè)實(shí)施例。一個(gè)全配置的測(cè)試模塊:在有源和無源測(cè)試期間使用一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電路來控制串聯(lián)和并聯(lián)監(jiān)視單元中的開關(guān)，在有源和無源測(cè)試期間測(cè)量電壓，以及在需要時(shí)施加非PV激勵(lì)。圖5的導(dǎo)體(PV1-PV2、P0S、NEG)連接到圖1中相同名稱的導(dǎo)體。在PV陣列的常規(guī)操作期間，兩個(gè)開關(guān)(502-503)都處常規(guī)位置(“a”)，從而導(dǎo)體(PVl和PV2)通過終端(P0S和NEG)將生成的電力傳輸至外部設(shè)備。在有源或無源測(cè)試期間，開關(guān)(502-503)可以切換至測(cè)試位置(“b”)，從而非PV激勵(lì)(501)可以通過發(fā)電電路被傳送。激勵(lì)電路(501)產(chǎn)生的非PV激勵(lì)可以包括負(fù)載，并且可以包括脈動(dòng)電流、AC電流、多DC電流、可變電流、脈沖式DC電流、或者任意能夠通過正被測(cè)試的模塊來驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)測(cè)試電流或切換安裝在陣列中的任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開關(guān)的電氣激勵(lì)。激勵(lì)電路可以可選地產(chǎn)生同步信號(hào)，從而當(dāng)激勵(lì)電路處于預(yù)期值時(shí)，電流和電壓測(cè)量可以同步發(fā)生。圖6示出了圖2-3中的測(cè)試模塊的一個(gè)實(shí)施例。圖6中的信號(hào)(T2、T4、T6、T8、PV1-PV8)連接到圖2-3替代實(shí)施例的相同名字的信號(hào)處。例如，圖6中的信號(hào)“PV1“(611)連接到圖2中的信號(hào)’TV1 “(201)或圖3中的信號(hào)’TV1 “(301).圖2-3中的一些信號(hào)(Tl、T3、T5、T7)并未在圖6種使用。圖6是出了具有四個(gè)PV電路(PV1-PV8，即611-614,627)和四個(gè)對(duì)應(yīng)的測(cè)試導(dǎo)體(T2、T4、T6、T8，即615-618)的測(cè)試模塊，但是該實(shí)施例可以擴(kuò)展到支持任意數(shù)目的PV電路以及對(duì)每個(gè)串任意數(shù)目的測(cè)試導(dǎo)體。每個(gè)開關(guān)(603-610)都由處理器分別控制，以便創(chuàng)建有源和無源測(cè)試電路。注意圖6中的一些開關(guān)(604-606)和信號(hào)名稱(PV3-PV8)并未在圖2種使用。當(dāng)圖6用于圖2時(shí)，未使用的開關(guān)將被去除，并且未使用的信號(hào)將視情況(與PV1、PV2)整合。在PV陣列的常規(guī)操作期間，圖6中的激勵(lì)開關(guān)(603-610)都處常規(guī)位置(“a”)，從而第一 PV電路(PVl和PV2)通過第一組終端(P0S1和NEGl)將生成的電力傳輸至外部設(shè)備；第二 PV電路(PV3和PV4)通過第二組終端(P0S2和NEG2)將生成的電力傳輸至外部設(shè)備；等等。在有源或無源測(cè)試期間，激勵(lì)開關(guān)(603-606)之一可以被切換至它們的測(cè)試位置(“b”)，從而非PV激勵(lì)(601)能夠被輸入發(fā)電電路(611-614)之一。在有源或無源測(cè)試期間，電壓可以被測(cè)量(T2、T4、T6、T8至共模，即615-618至627)，以便收集與測(cè)試中的模塊特性有關(guān)的數(shù)據(jù)。測(cè)試開關(guān)(607-610)還可以切換至它們的測(cè)試位置(“13”或“(:”)，以便引導(dǎo)并測(cè)量通過測(cè)試電路(12、14、16、18)的有源或無源電流，或者切換使用有緣或無源電流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開關(guān)。例如，當(dāng)圖6用于圖9電路監(jiān)視單元時(shí)，引導(dǎo)電流通過圖6中的測(cè)試電路(T2、T4、T6、T8)通過使得電流在圖9中流動(dòng)(通過TEST)，啟動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開關(guān)(905)，從而改變PV電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并使能子串測(cè)試。盡管圖6中未示出，但可以在其他地方測(cè)量電壓(PV1、PV3、PV5、PV7至共模)，以便在不增加額外監(jiān)視單元的情況下在串級(jí)別下表征PV串。激勵(lì)電路(601)產(chǎn)生的非PV激勵(lì)可以包括脈動(dòng)電流、AC電流、多DC電流、可變電流、脈沖式DC電流、或者任意能夠通過正被測(cè)試的模塊來驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)電流值或切換安裝在陣列中的任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開關(guān)的電氣激勵(lì)。注意，全配置的激勵(lì)電路(601)必須能夠從雙向獲得電流，以便支持PV模塊和旁路二極管兩者的無源測(cè)試。激勵(lì)電路(601)的部分或全部可以位于其他PV系統(tǒng)組件中，例如在充電控制器單元或換流器中。激勵(lì)電路可選地可以產(chǎn)生同步信號(hào)，從而當(dāng)激勵(lì)電路處于預(yù)期值時(shí)電流和電壓測(cè)量可以同步發(fā)生。圖2-3中的測(cè)試模塊可以多種實(shí)施例方式實(shí)現(xiàn)，取決于其是與串聯(lián)還是并聯(lián)監(jiān)視單元一起使用、其他監(jiān)視單元是如何實(shí)現(xiàn)的、電流和電壓傳感器放置在哪、以及支持何種測(cè)試。例如，圖11中的并聯(lián)監(jiān)視單元可以與能夠?qū)崿F(xiàn)下述功能的測(cè)試模塊配對(duì):a)通過PV測(cè)試電路(PV+和PV-)驅(qū)動(dòng)信號(hào)足以啟動(dòng)N個(gè)開關(guān)(其中N是AC模塊的容許深度);b)通過PV測(cè)試電路(PV+和PV-)驅(qū)動(dòng)信號(hào)足以在無源測(cè)試期間啟動(dòng)I個(gè)開關(guān)；以及c)在施加預(yù)期的激勵(lì)、斷路、負(fù)載和短路時(shí)，測(cè)量電壓、電流和IV數(shù)據(jù)對(duì)(PV+和PV-之間)。在另一示例中，圖10中的并聯(lián)監(jiān)視單元可以與能夠?qū)崿F(xiàn)下述功能的測(cè)試模塊配對(duì):a)在常規(guī)操作期間斷開測(cè)試導(dǎo)體(1003、1006);b)輸入一個(gè)或多個(gè)無源測(cè)試(1003、1006) ;c)引導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)有源測(cè)試(1003、1006);以及切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開關(guān)(1011)。還可以設(shè)想其他測(cè)試模塊。圖7示出了本發(fā)明的單導(dǎo)體串聯(lián)監(jiān)視單元的一個(gè)實(shí)施例。串聯(lián)監(jiān)視單元暫時(shí)改變所安裝的PV串的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而所得的子串能夠被表征。為便于圖示，串聯(lián)監(jiān)視單元(700)集成了一個(gè)PV模塊(705 )，但是該模塊可以替換成任意數(shù)量的PV模塊，或者串聯(lián)監(jiān)視單元可以獨(dú)立應(yīng)用而無集成的PV模塊。在圖13中，具有集成串聯(lián)監(jiān)視單元(1301-1309)的若干PV模塊被圖示在示意性PV陣列的上下文中。在PV陣列的常規(guī)DC操作期間，該串聯(lián)監(jiān)視單元(700)的每個(gè)實(shí)例工作在其繼電器(relay，703)在常規(guī)位置(“A”)處，從而產(chǎn)生的PV電流傳輸通過終端(701-702)，并且繼電器(703)和濾波器(704)對(duì)PV模塊(705)呈現(xiàn)為小串聯(lián)阻抗。在該實(shí)施例中，當(dāng)足夠的非DC激勵(lì)施加在終端(701-702)上時(shí)繼電器切換到測(cè)試位置(“B”)，并且當(dāng)激勵(lì)去除時(shí)切換回(“A”)。當(dāng)本實(shí)施例的若干串聯(lián)監(jiān)視單元串聯(lián)連接，并且濾波器(704)被選擇過濾施加的非DC激勵(lì)時(shí)，每個(gè)串聯(lián)監(jiān)視單元將以級(jí)聯(lián)的次序從第一個(gè)到最后一個(gè)切換。繼電器(703)被選擇具有足夠的切換延遲，以允許在切換序列中的每個(gè)位置處測(cè)量有源或無源電流和電壓。在圖13中，通過控制串(ADG)的串聯(lián)監(jiān)視單元(1301、1304、1307)，可以預(yù)估每個(gè)子串序列(ADG、DG、G)的有源和無源特性。注意可以將兩個(gè)子串的特性相減來計(jì)算互補(bǔ)子串的特性。濾波器(704)被選擇用來弱化操作開關(guān)(703)的非DC激勵(lì)，并且繼電器(703)被選擇用來當(dāng)該特定非DC激勵(lì)被施加時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)。例如，激勵(lì)可以是特定帶寬的AC電流，濾波器可以是帶阻濾波器，并且繼電器可以是感應(yīng)式繼電器。注意繼電器703可以替換為如703A所示的雙擲接斷感應(yīng)式繼電器。設(shè)備的方向性也可以反轉(zhuǎn)。圖8示出了本發(fā)明的另一單導(dǎo)體串聯(lián)監(jiān)視單元。為便于圖示，串聯(lián)監(jiān)視單元(800)集成了一個(gè)PV模塊(805 )，但是該模塊可以替換成任意數(shù)量的PV模塊，或者串聯(lián)監(jiān)視單元可以獨(dú)立應(yīng)用而無集成的PV模塊。在圖13中，具有集成串聯(lián)監(jiān)視單元(1301-1309)的若干PV模塊被圖示在示意性PV陣列的上下文中。在PV陣列的常規(guī)DC操作期間，該串聯(lián)監(jiān)視單元(800)的每個(gè)實(shí)例工作在其繼電器(803)在常規(guī)位置(“A”)處，從而產(chǎn)生的PV電流傳輸通過終端(801-802)，電容器(804)和電阻器(807)對(duì)PV模塊(805)呈現(xiàn)為大DC分流電阻，濾波器(806)對(duì)對(duì)PV模塊(805)呈現(xiàn)為小串聯(lián)阻抗。當(dāng)足夠的非DC激勵(lì)施加在終端(801-802)上時(shí)繼電器切換到測(cè)試位置(“B”)，并且當(dāng)激勵(lì)去除時(shí)切換回(“A”)。當(dāng)本實(shí)施例的若干串聯(lián)監(jiān)視單元串聯(lián)連接，并且在該串聯(lián)體上施加了足夠的非DC激勵(lì)時(shí)，每個(gè)串聯(lián)監(jiān)視單元將以級(jí)聯(lián)的次序從第一個(gè)到最后一個(gè)切換。濾波器(806)被選擇用來弱化操作開關(guān)(803)的非DC激勵(lì)，并且繼電器(703)被選擇用來當(dāng)該特定非DC激勵(lì)被施加時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)。例如，激勵(lì)可以是特定帶寬的AC電流，濾波器可以是帶阻濾波器，并且繼電器可以是吸式電樞繼電器。電容器804按大小分類存儲(chǔ)非DC激勵(lì)的能量，并且電阻器按大小分類確保繼電器(803)的可靠操作。設(shè)備的方向性也可以反轉(zhuǎn)。圖9示出了本發(fā)明的雙導(dǎo)體串聯(lián)監(jiān)視單元的一個(gè)實(shí)施例。在PV陣列的常規(guī)操作期間，繼電器(905)在常規(guī)位置(“A”)處，從而產(chǎn)生的PV電流傳輸通過PV終端(901-902)，并且沒有電流流經(jīng)繼電器(905)。在該實(shí)施例中，通過提取通過繼電器(905)的測(cè)試終端(903)的電流并且測(cè)量所得的電流、電壓或IV數(shù)據(jù)對(duì)，可以運(yùn)行子串測(cè)試。可選地可以在繼電器(905)的線圈上連接精密二極管，以便增加線圈上的電壓降的一致性，進(jìn)而增加測(cè)試的準(zhǔn)確性。當(dāng)有足夠電流流經(jīng)測(cè)試終端(903)時(shí)，繼電器(905)被切換到其測(cè)試位置(“B”)，并且當(dāng)流經(jīng)測(cè)試終端(903)的電流停止時(shí)切換回常規(guī)位置(“A”)。在該實(shí)施例中，繼電器(905)被選擇具有切換延遲，使得當(dāng)若干串聯(lián)監(jiān)視單元(900)串聯(lián)連接時(shí)(圖14)，它們可以以級(jí)聯(lián)次序全部切換到測(cè)試位置(“B”)。繼電器(905)還可被選擇為接斷(make-then-break)轉(zhuǎn)變,從而流經(jīng)測(cè)試終端(903)的電流未實(shí)質(zhì)上被中斷。通過測(cè)量開關(guān)創(chuàng)建的每個(gè)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電流、電壓或IV數(shù)據(jù)對(duì)，可以收集數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)被用來表征該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在圖14中，通過控制子串(ADGJ)的串聯(lián)監(jiān)視單元(1401、1404、1407)可以預(yù)估每個(gè)子串序列(A、AD、ADG、ADGJ)的有源和無源特性。注意兩個(gè)子串的特性可以相減以計(jì)算互補(bǔ)子串特性。本實(shí)施例還可以使用繼電器(905)的多種變體(905A、905B、905C)和其他開關(guān)配置與類型來實(shí)現(xiàn)。一種單向替換方式是閉鎖繼電器，其中當(dāng)足夠的電流脈沖在一個(gè)方向上流經(jīng)連接到常規(guī)接觸點(diǎn)(“A”)的線圈時(shí)，繼電器向測(cè)試接觸點(diǎn)(“B”)閉合，反之亦然。圖10示出了本發(fā)明的三導(dǎo)體(PV、TEST1、TEST2)串聯(lián)監(jiān)視單元的一個(gè)實(shí)施例。為便于圖示，串聯(lián)監(jiān)視單元(1000)集成了一個(gè)PV模塊(1010)，但是該模塊可以替換成任意數(shù)量的以串聯(lián)方式連接的PV模塊，或者串聯(lián)監(jiān)視單元可以獨(dú)立應(yīng)用而無集成的PV模塊。在圖10中，繼電器(1011)的兩柱(1008-1009)通常在位置(“A”)處，從而產(chǎn)生的PV電流傳輸通過PV終端(1001-1002)，并且沒有電流流經(jīng)繼電器(1011)。當(dāng)有足夠電流流經(jīng)測(cè)試終端(1003)時(shí)，繼電器(1011)的兩柱(1008-1009)都被切換到其測(cè)試位置(“B”)，并且當(dāng)電流停止時(shí)兩柱(1008-1009)切換回它們的常規(guī)位置(“A”)?？蛇x地可以在繼電器(1011)的線圈上連接精密二極管，以便增加線圈上的電壓降的一致性，進(jìn)而增加通過線圈(1005)進(jìn)行的測(cè)試的準(zhǔn)確性。繼電器(1011)可被選擇為兩柱(1008-1009)的接斷(make-then-break)轉(zhuǎn)變(A至B)，從而流經(jīng)測(cè)試終端(1003)的電流未實(shí)質(zhì)上被中斷。繼電器(1011)還可以被選中具有切換延遲，從而當(dāng)若干監(jiān)視單元(1000)以串聯(lián)安裝時(shí)，它們可以在依次設(shè)置的同時(shí)測(cè)量每個(gè)穩(wěn)定電流、電壓或IV數(shù)據(jù)對(duì)。如果在每個(gè)模塊接線處的PV串中安裝，本實(shí)施例允許電路監(jiān)視單元獨(dú)立評(píng)估串中的每個(gè)PV模塊的有源和無源特性。因此，如果圖14中的2導(dǎo)體布線被替換為3導(dǎo)體布線，本實(shí)施例允許通過控制串(ADGJ)的串聯(lián)監(jiān)視單元(1401、1404,1407)分別預(yù)估串CA、D、G、J)中的每個(gè)模塊的有源和無源特性。設(shè)備的方向性可以反轉(zhuǎn)?？梢栽O(shè)想其他的單導(dǎo)體、雙導(dǎo)體和三導(dǎo)體串聯(lián)監(jiān)視單元，例如使用固體繼電器的動(dòng)力單元。圖11示出了本發(fā)明的并聯(lián)監(jiān)視單元(1100)的一個(gè)實(shí)施例。并聯(lián)監(jiān)視單元隔離并列安裝的PV模塊或面板，從而它們可以由電路監(jiān)視單元表征。為便于圖示，并聯(lián)監(jiān)視單元(1100 )集成了一個(gè)PV模塊(1106 )，但是該模塊可以替換成任意數(shù)量的PV模塊，或者并聯(lián)監(jiān)視單元可以獨(dú)立應(yīng)用而無集成的PV模塊。為便于圖示，并聯(lián)監(jiān)視單元(1100)還集成了微換流器(1105)，但并聯(lián)監(jiān)視單元還可以獨(dú)立應(yīng)用而無集成的微換流器。圖17示出了在示意性PV陣列的上下文中的兩個(gè)并聯(lián)監(jiān)視單元(1100)。在PV陣列的常規(guī)操作期間，每個(gè)并聯(lián)監(jiān)視單元的兩柱(1112-1113)向常規(guī)位置(“A”)閉合，從而產(chǎn)生的AC電力流經(jīng)AC終端(1101-1104)。為使用并聯(lián)監(jiān)視單元，電路監(jiān)視單元在PV電路(1110、1108)上施加脈沖，其流經(jīng)每個(gè)并聯(lián)監(jiān)視單元(1701-1702)并流經(jīng)陣列端部的回送固定裝置(1703)。脈沖對(duì)陣列中的每個(gè)并聯(lián)監(jiān)視單元的線圈(1111)賦能。作為結(jié)果，每個(gè)并聯(lián)監(jiān)視單元中的兩柱(1112-1113)切換并向測(cè)試位置(“B”)處閉合，將PV模塊彼此隔離并與他們的微換流器隔離。為執(zhí)行無源測(cè)試，電路監(jiān)視單元隨后可以在PV電路(1108-1110)上施加測(cè)試激勵(lì)，以便記錄第一模塊(1701)的無源特性。為執(zhí)行有源測(cè)試，電路監(jiān)視單元可以在PV電路(1108-1110)上施加斷路、短路、負(fù)載或可選信號(hào)，以便記錄第一模塊(1701)的有源特性。當(dāng)電路監(jiān)視單元檢測(cè)到足夠的電流流經(jīng)線圈(1114)時(shí)，第一模塊(1701)中的兩個(gè)開關(guān)(1112-1113)都切換回常規(guī)操作位置(“A”)。電路監(jiān)視單元隨后可以從下一并聯(lián)監(jiān)視單元(1702)收集數(shù)據(jù)，并且測(cè)試可以依此方式繼續(xù)，直至每個(gè)模塊或模塊組被測(cè)試并且所有并聯(lián)監(jiān)視單元中的所有開關(guān)被重置回他們的常規(guī)操作位置(“A”)。注意用來切換開關(guān)的有源或無源電流可以被測(cè)量以便幫助表征測(cè)試狀態(tài)下的一個(gè)或多個(gè)模塊。在該實(shí)施例中，閉鎖繼電器(1111-1114 )被選擇具有切換延遲，從而若干并聯(lián)監(jiān)視單元(1100 )可以一起被設(shè)置并且以級(jí)聯(lián)次序被重置。可以在線圈(1114)上連接精密二極管，以便增加測(cè)試測(cè)量的準(zhǔn)確性。本實(shí)施例中還可以設(shè)計(jì)自動(dòng)回送固定裝置(1703)，從而每個(gè)并聯(lián)監(jiān)視單元被構(gòu)建成在下一單元終端(1107、1109)之間具有短路電路，當(dāng)安裝下一單元時(shí)，該短路電路自動(dòng)斷開?？梢允褂闷渌_關(guān)類型、其他開關(guān)配置和其他布線方案實(shí)現(xiàn)該并聯(lián)監(jiān)視單元。在一個(gè)替代性實(shí)施例中，通過引入單獨(dú)的微換流器失能信號(hào)，可以去除一個(gè)柱(1112)，并且其他的繼電器(1111-1114)替換為非閉鎖繼電器(905、905A、905B、905C或等同物)?？梢栽O(shè)計(jì)其他并聯(lián)監(jiān)視單元實(shí)施例。圖12示出了 PV陣列設(shè)施，其中電路監(jiān)視單元(1200)在上下文中呈現(xiàn)。圖12中的電路監(jiān)視單元通過測(cè)量承載PV生成電流的陣列布線上的電流或IV數(shù)據(jù)對(duì)，執(zhí)行有源和無源測(cè)試。在電流測(cè)試中，處理器從每個(gè)并聯(lián)串收集同時(shí)期的電流值，并且尋找外側(cè)值。在IV測(cè)試中，處理器同時(shí)記錄來自并聯(lián)串的電壓和電流數(shù)據(jù)對(duì)，并且進(jìn)而能夠?yàn)槊總€(gè)串計(jì)算絕對(duì)電阻值和二極管參數(shù)。圖13示出了 PV設(shè)施，其中若干單導(dǎo)體串聯(lián)監(jiān)視單元(1301-1309)在上下文中呈現(xiàn)并且電路監(jiān)視單元(1300)在上下文中呈現(xiàn)。圖13中的串聯(lián)監(jiān)視單元可以單獨(dú)安裝或者可以集成到PV模塊、接線盒、安裝設(shè)備、換流器、或其他PV設(shè)備中。在PV陣列的常規(guī)操作期間，串聯(lián)監(jiān)視單元(1301-1309)的每個(gè)實(shí)例處于使得生成的PV電流流經(jīng)PV模塊(A-1)和串聯(lián)監(jiān)視單元(1301-1309)的狀態(tài)。在常規(guī)操作期間，電路監(jiān)視單元(1300)可以收集有源和無源的串級(jí)別上的電流和IV測(cè)量，而無需使用串聯(lián)監(jiān)視單元。為使用串聯(lián)監(jiān)視單元，電路監(jiān)視單元(1300)施加或去除陣列布線上的非PV激勵(lì)。作為結(jié)果，串聯(lián)監(jiān)視單元使一個(gè)或多個(gè)PV模塊脫機(jī)以允許表征一個(gè)或多個(gè)剩余的模塊。為返回到常規(guī)操作，電路監(jiān)視單元(1300)在并聯(lián)PV電路上施加或去除非PV激勵(lì)。圖14示出了 PV設(shè)施，其中若干雙導(dǎo)體串聯(lián)監(jiān)視單元(1401-1409)在上下文中呈現(xiàn)并且電路監(jiān)視單元(1400)在上下文中呈現(xiàn)。圖14中的串聯(lián)監(jiān)視單元可以單獨(dú)安裝或者可以集成到PV模塊、接線盒、安裝設(shè)備、換流器、或其他PV設(shè)備中。在PV陣列的常規(guī)操作期間，串聯(lián)監(jiān)視單元(1401-1409)的每個(gè)實(shí)例處于使得生成的PV電流流經(jīng)PV模塊(A-L)和串聯(lián)監(jiān)視單元(1401-1409)的狀態(tài)。在常規(guī)操作期間，電路監(jiān)視單元(1400)可以收集有源和無源的串級(jí)別上的電流和IV測(cè)量，而無需使用串聯(lián)監(jiān)視單元。為使用串聯(lián)監(jiān)視單元，電路監(jiān)視單元(1400)施加或去除一個(gè)或多個(gè)陣列電路(PV1-PV2 ;T1-T2)上的PV電流或非PV激勵(lì)，引起串聯(lián)監(jiān)視單元更改一個(gè)或多個(gè)PV電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且允許一個(gè)或多個(gè)子串由電路監(jiān)視單元(1400)表征。為返回到常規(guī)操作，電路監(jiān)視單元(1400)在一個(gè)或多個(gè)陣列電路(PV1-PV2 ；T1-T2)上施加或去除PV電流或非PV激勵(lì)。圖15示出了 PV設(shè)施，其中若干雙導(dǎo)體串聯(lián)監(jiān)視單元(1501-1509)在上下文中呈現(xiàn)并且多電路監(jiān)視單元(1500)在上下文中呈現(xiàn)。圖15中的串聯(lián)監(jiān)視單元可以單獨(dú)安裝或者可以集成到PV模塊、接線盒、安裝設(shè)備、換流器、或其他PV設(shè)備中。在PV陣列的常規(guī)操作期間，串聯(lián)監(jiān)視單元(1501-1509)的每個(gè)實(shí)例處于使得生成的PV電流流經(jīng)PV模塊(A-L)和串聯(lián)監(jiān)視單元(1501-1509)的狀態(tài)。在常規(guī)操作期間，多電路監(jiān)視單元(1500)可以收集有源和無源的串級(jí)別上的電流和IV測(cè)量，而無需使用串聯(lián)監(jiān)視單元。為使用串聯(lián)監(jiān)視單元，電路監(jiān)視單元(1500)施加或去除一個(gè)或多個(gè)陣列電路(PV1-PV2 ；T1-T2 ;PV3_PV4 ;T3_T4 ；PV5-PV6 ;T5-T6)上的PV電流或非PV激勵(lì)，引起串聯(lián)監(jiān)視單元更改一個(gè)或多個(gè)PV電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且允許一個(gè)或多個(gè)子串由電路監(jiān)視單元(1500)表征。為返回到常規(guī)操作，電路監(jiān)視單元(1500)在一個(gè)或多個(gè)陣列電路(PV1-PV2 ；T1-T2 ;PV3_PV4 ;T3_T4 ;PV5_PV6 ;T5_T6)上施加或去除PV電流或非PV激勵(lì)。圖16示出了 PV設(shè)施，其中若干雙導(dǎo)體串聯(lián)監(jiān)視單元(1603-1611)在上下文中呈現(xiàn)并且電路監(jiān)視單元(1600)在上下文中呈現(xiàn)，并且兩個(gè)合路器監(jiān)視單元(1601-1602)在上下文中呈現(xiàn)。圖16中的串聯(lián)監(jiān)視單元可以單獨(dú)安裝或者可以集成到PV模塊、接線盒、安裝設(shè)備、換流器、或其他PV設(shè)備中。在PV陣列的常規(guī)操作期間，串聯(lián)監(jiān)視單元(1603-1611)的每個(gè)實(shí)例處于使得生成的PV電流流經(jīng)PV模塊(A-R)和串聯(lián)監(jiān)視單元(1603-1611)的狀態(tài)。在常規(guī)操作期間，電路監(jiān)視單元(1600)和合路器監(jiān)視單元(1601-1602)可以合作收集有源和無源的串級(jí)別上的電流和IV測(cè)量，而無需使用串聯(lián)監(jiān)視單元。為使用串聯(lián)監(jiān)視單元，電路監(jiān)視單元(1600)施加或去除一個(gè)或多個(gè)陣列電路(PV1-PV2 ;T1-T2)上的PV電流或非PV激勵(lì)，引起串聯(lián)監(jiān)視單元更改一個(gè)或多個(gè)PV電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且允許一個(gè)或多個(gè)子串由電路監(jiān)視單元(1600)表征。為返回到常規(guī)操作，電路監(jiān)視單元(1600)在一個(gè)或多個(gè)陣列電路(PV1-PV2 ；T1-T2)上施加或去除PV電流或非PV激勵(lì)。圖17示出了 PV設(shè)施，其中具有集成并聯(lián)監(jiān)視單元的兩個(gè)AC PV模塊(1701-1702)在上下文中呈現(xiàn)并且電路監(jiān)視單元(1700)在上下文中呈現(xiàn)。圖17中的并聯(lián)監(jiān)視單元可以單獨(dú)安裝或者可以集成到PV模塊、接線盒、安裝設(shè)備、換流器、或其他PV設(shè)備中。在PV陣列的常規(guī)操作期間，每個(gè)并聯(lián)監(jiān)視單元(1701-1702)處于使得AC電力是由其關(guān)聯(lián)的PV模塊和微合路器產(chǎn)生的狀態(tài)。為收集有源或無源IV測(cè)量，電路監(jiān)視單元(1700)施加或去除在PV電路(PV+和PV-)或AC電路(AC+和AC-)上的PV電流或非PV激勵(lì)，引起并聯(lián)監(jiān)視單元隔離一個(gè)或多個(gè)PV模塊，并且允許電路監(jiān)視單元(1700)表征隔離的模塊。為了返回到常規(guī)操作，電路監(jiān)視單元(1700)在PV電路(PV+和PV-)或AC電路(AC+和AC-)上施加或去除PV電流或非PV激勵(lì)。本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)可以由監(jiān)視系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)處理器處理，以確定構(gòu)成PV設(shè)施的串、子串和模塊的有源和無源特性，并做出維護(hù)建議。在設(shè)施生命周期早期進(jìn)行的串、子串和模塊級(jí)別上的有源和無源測(cè)試可以用來為將來的測(cè)試設(shè)置基線。串、子串或模塊之間的早期變化，當(dāng)處于允許限值內(nèi)時(shí)，代表常規(guī)制造、安裝和測(cè)量差異。在新設(shè)施中，明顯的失衡可能表示安裝者需要解決設(shè)計(jì)、設(shè)備、安裝或熱方面的問題。隨著設(shè)施老化，電阻或相對(duì)電流可以依時(shí)間進(jìn)行比較以標(biāo)記一個(gè)或多個(gè)串、子串或模塊的特性的不尋常變化。這些變化可能代表:串聯(lián)電阻增加、例如腐蝕；分流電阻減小、例如金屬遷移或偷盜；并且可以建議替換或維護(hù)一個(gè)或多個(gè)模塊。當(dāng)串、子串或模塊的有源測(cè)試異常而無源測(cè)試正常時(shí)，可能存在遮蔽或污染問題需要解決。如果排除遮蔽和污染問題的可能，那么可能代表涂層或密封老化。通過將測(cè)量參數(shù)與其他測(cè)量參數(shù)比較、比較不同時(shí)間的測(cè)量參數(shù)、將測(cè)量參數(shù)與公開出版的規(guī)范比較、將測(cè)量參數(shù)與理論模型比較、或者其他參數(shù)比較方法，可以確定PV串、子串或模塊中的異常。無源IV測(cè)試可以用來規(guī)范化從有源IV測(cè)試收集的數(shù)據(jù)，S卩，使用無源測(cè)試可以測(cè)量PV模塊、子串或串的一些固有差異，并從有源測(cè)試中減除以增加他們對(duì)照明問題的靈敏度。注意夜空產(chǎn)生很小的背景電壓，其可以在設(shè)施新安裝或重新刷新時(shí)通過在非常黑的夜晚執(zhí)行基線測(cè)試進(jìn)行規(guī)范化。監(jiān)視系統(tǒng)收集的陣列、子陣列、串或模塊的有源和無源參數(shù)可以供決策者使用，決策者還可以設(shè)置軟件或硬件信號(hào)標(biāo)志，從而數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)變化、異常、信息通知、維護(hù)建議以及其他變化在其超出定制的閾值時(shí)被自動(dòng)報(bào)告。本發(fā)明的開關(guān)可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，包括但不限于本領(lǐng)域公知的電子、機(jī)電、電磁、聲電或光電開關(guān)。監(jiān)視系統(tǒng)可以包括雷電沖擊捕獲防護(hù)。監(jiān)視系統(tǒng)的一些組件可以實(shí)現(xiàn)為與PV電源電路電氣隔離。本發(fā)明的監(jiān)視單元可以集成到另一 PV系統(tǒng)組件中，例如電路合路器、變壓器、分離單元、充電控制器、保險(xiǎn)絲盒、電涌保護(hù)器、斷路器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、負(fù)載中心、接地保護(hù)單元、服務(wù)面板或換流器。本發(fā)明不限于說明書里公開的示例和圖表，而是可以包括設(shè)計(jì)PV監(jiān)視系統(tǒng)或測(cè)量光伏模塊特性參數(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易想到的所有修改和變體。
權(quán)利要求
1.一種用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視PV設(shè)施的裝置，所述裝置包括: 激勵(lì)電路，用于施加非PV電氣激勵(lì)通過一個(gè)或多個(gè)安裝的PV模塊； 傳感器電路，用于測(cè)量所述模塊對(duì)所述激勵(lì)的至少一個(gè)無源響應(yīng)；以及 用于從所述測(cè)量計(jì)算所述模塊的一個(gè)或多個(gè)無源電氣參數(shù)的部件。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電氣激勵(lì)包括多個(gè)電流強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述參數(shù)包括一個(gè)或多個(gè)相對(duì)或絕對(duì)電阻值。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括用于識(shí)別所述參數(shù)中的異常的部件。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述激勵(lì)電路包括至少一個(gè)DC電源或至少一個(gè)AC電源。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述測(cè)量包括一個(gè)或多個(gè)電流數(shù)據(jù)點(diǎn)、一個(gè)或多個(gè)電壓數(shù)據(jù)點(diǎn)、或者一個(gè)或多個(gè)電流-電壓數(shù)據(jù)點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括一個(gè)或多個(gè)開關(guān)，所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)更改所述模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述開關(guān)由通過所述安裝的PV模塊的電極傳送的電流全部或部分控制。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述開關(guān)被集成到PV接線盒、PV模塊、PV換流器或PV系統(tǒng)組件中。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置的部分或全部被集成到電路合路器、變壓器、分離單元、充電 控制器、保險(xiǎn)絲盒、電涌保護(hù)器、斷路器、換流器或PV系統(tǒng)組件中。
11.一種使用如權(quán)利要求1所述的裝置監(jiān)視PV設(shè)施的方法，包括以下步驟: 選擇一個(gè)或多個(gè)安裝的PV模塊進(jìn)行測(cè)試； 在現(xiàn)場(chǎng)施加至少一個(gè)非PV電氣激勵(lì)通過所述模塊的同時(shí)，進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)電流、電壓或IV測(cè)量； 計(jì)算所述模塊的一個(gè)或多個(gè)無源電氣參數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括以下步驟:通過所選模塊切換至少一個(gè)開關(guān)以創(chuàng)建測(cè)試電路。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述激勵(lì)包括多個(gè)電流強(qiáng)度。
14.一種用于更改PV設(shè)施的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)配置，所述配置包括: 開關(guān)，具有第一、第二和第三終端以及第一和第二位置；以及 用于啟動(dòng)所述開關(guān)的部件；其中: 所述第二終端連接到安裝的PV串的電極； 在所述第一位置處，所述第一終端直接或間接連接到所述第二終端，并且所述第三終端與所述第一終端和所述第二終端斷開； 在所述第二位置處，所述第一終端直接或間接連接到所述第三終端；所述用于啟動(dòng)所述開關(guān)的部件由所述第一、第二或第三終端中至少一個(gè)的電流變化觸發(fā)。
15.如權(quán)利要求14所述的配置，其中所述用于啟動(dòng)所述開關(guān)的部件是電磁部件。
16.如權(quán)利要求14所述的配置，其中所述配置被集成到PV接線盒、PV模塊、PV換流器或PV系統(tǒng)組件中。
17.如權(quán)利要求14所述的配置，其中所述第三終端直接或間接連接到所述串中的第二電極，使得所述第二位置在所述串的子串上施加分流器。
18.如權(quán)利要求17所述的配置，其中所述分流器包括短路、負(fù)載或電壓鉗位。
19.如權(quán)利要求17所述的配置，還包括連接到所述子串的信號(hào)濾波器，其中所述第二位置在所述濾波器和所述子串上施加所述分流器。
20.如權(quán)利要求19所述的配置，其中所述信號(hào)濾波器是AC帶阻濾波器。
21.—種在PV設(shè)施中使用如權(quán)利要求19所述的配置的方法，所述方法包括下述步驟: 選擇已安裝的PV串，所述已安裝的PV串具有如權(quán)利要求19所述連接和配置的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)，其中每個(gè)所述子串是分立的； 通過在所述串的端部上傳送特定非DC信號(hào)，依次切換所述開關(guān)。
22.—種在PV設(shè)施中使用如權(quán)利要求17所述的配置的方法，所述方法包括以下步驟: 將開關(guān)如權(quán)利要求17所述進(jìn)行配置； 通過在所述串的端部上傳送特定非DC信號(hào)，切換所述開關(guān)。
23.—種在PV設(shè)施中使用如權(quán)利要求14所述的配置的方法，所述方法包括以下步驟: 選擇已安裝的PV串，所述已安裝的PV串具有如權(quán)利要求14所述連接和配置的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)，其中所述開關(guān)以測(cè)試開關(guān)系列的方式連接到所述串；使所述系列中的每個(gè)開關(guān)處于所述第一位置； 通過傳送電流通過所述系列的根測(cè)試點(diǎn)，切換所述系列中的至少一個(gè)開關(guān)；重復(fù)所述切換步驟直至所述系列中的每個(gè)開關(guān)都處于所述第二位置。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括:在所述系列中的至少一個(gè)開關(guān)處于所述第一位置的同時(shí)，測(cè)量所述串端部或所述根測(cè)試點(diǎn)上的至少一個(gè)電流、電壓或IV值。
全文摘要
一種光伏監(jiān)視系統(tǒng)通過測(cè)量、計(jì)算以及報(bào)告構(gòu)成PV設(shè)施的PV串、子串和模塊的無源(暗)和有源(明)電氣特性，測(cè)量該P(yáng)V設(shè)施的健康狀況。
文檔編號(hào)G01R19/165GK103154758SQ201180040849
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者大衛(wèi)·E·克里茨 申請(qǐng)人:大衛(wèi)·E ·克里茨