專利名稱：太陽(yáng)能電池組和光電發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有許多太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池組，和有這種太陽(yáng)能電池組的光電發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)光電發(fā)電系統(tǒng)作為清潔的新供能裝置引起了人們的關(guān)注。當(dāng)它們被用作戶外標(biāo)志的電源，或手表或鐘表的電源時(shí)，某些情況下單個(gè)太陽(yáng)能電池單元(或太陽(yáng)能電池模塊)和蓄電池組合構(gòu)成光電發(fā)電系統(tǒng)。但是，當(dāng)光電發(fā)電系統(tǒng)用于公共建筑，大廈，發(fā)電廠等處時(shí)，通常要將光電發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)成有幾千瓦(kW)或幾千瓦以上的電功率。另一方面，每個(gè)太陽(yáng)能電池單元或太陽(yáng)能電池模塊的電功率只有幾瓦(W)到幾百瓦。因此，在要產(chǎn)生幾千瓦或幾千瓦以上電功率的光電發(fā)電系統(tǒng)中，通常使用由許多太陽(yáng)能電池組成的太陽(yáng)能電池組。
而且，其中的多個(gè)太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接成通稱的太陽(yáng)能電池串，多個(gè)太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能電池串并聯(lián)連接成通常狹義地稱作太陽(yáng)能電池組。本說(shuō)明書(shū)中，簡(jiǎn)稱“太陽(yáng)能電池組”是指太陽(yáng)能電池串。
而且，本說(shuō)明書(shū)中簡(jiǎn)稱“太陽(yáng)能電池”是指太陽(yáng)能電池單元和太陽(yáng)能電池模塊。本說(shuō)明書(shū)中，“太陽(yáng)能電池單元”是有光電轉(zhuǎn)換功能的裝置的最小構(gòu)成單元，它是在不損壞單元的光電轉(zhuǎn)換部件(通常是多層半導(dǎo)體層)的情況下，基本上無(wú)法除去有較小電動(dòng)力的光電轉(zhuǎn)換裝置的單元。本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“太陽(yáng)能電池模塊”是指其中有多個(gè)電連接(例如串聯(lián)或并聯(lián)連接)成一個(gè)整體的太陽(yáng)能電池單元的元件。本說(shuō)明書(shū)所描述的發(fā)明中“太陽(yáng)能電池單元”與“太陽(yáng)能電池模塊”大多數(shù)情況下沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別。因此，術(shù)語(yǔ)“太陽(yáng)能電池”用作總概念。而下面將說(shuō)明在本發(fā)明中的“太陽(yáng)能電池單元”與“太陽(yáng)能電池模塊”之間的區(qū)別。
目前，在上述大功率光電發(fā)電系統(tǒng)中，存在碰到電路發(fā)生電擊的危險(xiǎn)。常用的光電發(fā)電系統(tǒng)中，這樣的電路被覆蓋或嚴(yán)禁進(jìn)入環(huán)繞發(fā)電系統(tǒng)的環(huán)境，以防范電擊。但是，如果覆蓋電路的任何覆蓋材料發(fā)生破損，或在施工維修時(shí)，你可能會(huì)碰到電路。
其間，當(dāng)你碰了太陽(yáng)能電池組的電路時(shí)，減小電路對(duì)人體的影響的方法是，例如用變壓器(絕緣變壓器)使電池組的總電路與地之間完全絕緣(使它們進(jìn)入浮置狀態(tài))，當(dāng)你碰到電路時(shí)不會(huì)形成電流回路。但是，即使在這種情況下，在電路的某些部分無(wú)意間形成了接地缺陷的狀態(tài)下，如果你碰到電路的不同部分，則不能控制對(duì)人體的影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種太陽(yáng)能電池組和一種光電發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)你碰到電路時(shí)，它能減小人體電擊的影響。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種有許多太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池組，該太陽(yáng)能電池組滿足V2＜0和V1+V2＞0的關(guān)系，式中V1是太陽(yáng)能電池組最大輸出時(shí)(太陽(yáng)能電池組的)正極端的接地電壓，V2是太陽(yáng)能電池組的最大輸出時(shí)(太陽(yáng)能電池組的)負(fù)極端的接地電壓。
在電池組的優(yōu)選實(shí)施例中，該電池組滿足V1+2V2＝0的關(guān)系。下述情況下的實(shí)施例也是優(yōu)選的，即不在太陽(yáng)能電池內(nèi)的電路上存在接地電壓為0的點(diǎn)，V1+2V2的絕對(duì)值不超過(guò)當(dāng)不在太陽(yáng)能電池內(nèi)的電路上的其它點(diǎn)的接地電壓為0時(shí)，即被設(shè)置為0時(shí)V1+2V2的絕對(duì)值。換句話說(shuō)，本實(shí)施例是不在太陽(yáng)能電池內(nèi)的電路上的點(diǎn)的接地電壓為0的條件下，可使V1+2V2的絕對(duì)值設(shè)置到最小值的實(shí)施例。而且，下述情況下的實(shí)施例也是優(yōu)選的，即單個(gè)太陽(yáng)能電池的最大輸出時(shí)的正負(fù)極之間的電位差為V3，滿足V1+2V2-2V3≤0≤V1+2V2+V3的關(guān)系。電池組最好在接地電壓為0的點(diǎn)接地。
本發(fā)明還提供有上述太陽(yáng)能電池組的光電發(fā)電系統(tǒng)，它有負(fù)載和/或逆變器，以改變太陽(yáng)能電池組的輸出電流，以直流變交流輸出電流；負(fù)載和/或逆變器連接到太陽(yáng)能電池組的正極端和負(fù)極端。
本發(fā)明還提供一種光電發(fā)電系統(tǒng)，它有包括許多太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池組和逆變器，逆變器連接到太陽(yáng)能電池，將太陽(yáng)能電池組的直流輸出改變成交流輸出，其中太陽(yáng)能電池組具有這樣的點(diǎn)，即在太陽(yáng)能電池組最大輸出時(shí)，該點(diǎn)上的接地電壓為0V；該點(diǎn)位于太陽(yáng)能電池組最大輸出時(shí)的太陽(yáng)能電池的負(fù)極端與電中間點(diǎn)之間。


圖1是太陽(yáng)能電池串的一個(gè)實(shí)例的示意圖，它描述本發(fā)明的概況；圖2是作為本發(fā)明太陽(yáng)能電池組一個(gè)實(shí)例的太陽(yáng)能電池串的一個(gè)實(shí)例的示意圖；圖3是本發(fā)明的光電發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例的示意圖；圖4是本發(fā)明的光電發(fā)電系統(tǒng)的另一實(shí)例的示意圖；圖5是本發(fā)明的太陽(yáng)能電池組的一個(gè)實(shí)例的示意圖；圖6是本發(fā)明的太陽(yáng)能電池組的另一個(gè)實(shí)例的示意圖；圖7是作為本發(fā)明太陽(yáng)能電池組一個(gè)實(shí)例的太陽(yáng)能電池串的一個(gè)實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是太陽(yáng)能電池組或光電發(fā)電系統(tǒng)，它們被設(shè)計(jì)成當(dāng)人手碰到太陽(yáng)能電池組的電路的某些部分時(shí)，能減小電擊對(duì)人體心臟的影響。于是，能夠使這種影響保持最小的太陽(yáng)能電池組或光電發(fā)電系統(tǒng)是本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例。
按IEC(國(guó)際電工委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)60479-1，從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)，直流電流從動(dòng)物的上部流到下部引起纖維性顫動(dòng)的電流閾值是從動(dòng)物的下部流向上部引起纖維性顫動(dòng)的電流閾值的兩倍。本發(fā)明人認(rèn)為這種關(guān)系也適用于人體。
太陽(yáng)能電池串100中的多個(gè)太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接，如圖1所示的太陽(yáng)能電池組實(shí)例。圖1所示的太陽(yáng)能電池串100中，用V1表示最大輸出時(shí)正極端101的接地電壓，用V2表示最大輸出時(shí)負(fù)極端102的接地電壓。這里研究當(dāng)太陽(yáng)能電池串100保持最大輸出時(shí)，站在地上，手碰著電路的正極端與負(fù)極端之間的任何一點(diǎn)(或碰著正極端101或負(fù)極端102上的點(diǎn))時(shí)，流過(guò)人體的直流電流和直流電流對(duì)心臟的影響。
R代表人體的手與腳底之間的直流電阻值，其中滿足V1≥0≥V2(假定V1＞V2)的關(guān)系，從腳底至手流過(guò)人體的直流電流的最大值(即從下部至上部流過(guò)的直流電流最大值)變成-V2/R，從手至腳底(即從上至下)流過(guò)人體的直流電流最大值變成V1/R。這里，用虛擬參數(shù)Eff分別表示各種情況下直流電流對(duì)心臟的影響值，每種情況下Eff分別被定義為aV1/R和-2aV2/R(式中a是比例常數(shù))本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)使Eff的最大值設(shè)定為小值。Eff的最大值是當(dāng)你的手碰到太陽(yáng)能電池串中Eff最高的點(diǎn)時(shí)的Eff值。
假設(shè)使正極端101接地，正極端的接地電壓V1設(shè)置成0，當(dāng)你的手碰到負(fù)極端時(shí)Eff變成最大，Eff的最大值變成-2aV2/R。另一方面，如果使負(fù)極端102接地，負(fù)極端的接地電壓V2設(shè)置成0，當(dāng)你的手碰到正極端時(shí)Eff變成最大，Eff的最大值變成aV1/R。此外，如果正極端與負(fù)極端之間的電中間點(diǎn)接地并且該電中間點(diǎn)的接地電壓為0，則表明V1＝-V2。因此，當(dāng)你的手碰到負(fù)極端時(shí)Eff變成最大，Eff的最大值變成-2aV2/R(＝2aV1/R)。
綜上所述，在滿足關(guān)系kV1+(1-k)V2＝0(0≤k≤1)的情況下，Eff的最大值當(dāng)0≤k≤1/3時(shí)變成aV1/R，當(dāng)1/3≤k≤1時(shí)變成-2aV2/R。
通常太陽(yáng)能電池串被設(shè)計(jì)成當(dāng)最大輸出時(shí)，電池串100的正極端101與負(fù)極端102之間的電位差(＝V1-V2)變成常數(shù)(＝Vc)。按該方式設(shè)計(jì)時(shí)，kVc+V2＝0(0≤k≤1)和V1-(1-k)Vc＝0(0≤k≤1)。因此，當(dāng)0≤k≤1/3時(shí)Eff的最大值變成a(1-k)Vc/R，當(dāng)1/3≤k≤1時(shí)，變成2akVc/R。之后，在設(shè)定為0＜k＜1/2處Eff的最大值可以小于a VcR(換句話說(shuō)，小于在電池串的端部或電中間點(diǎn)的接地電壓設(shè)為0時(shí)出現(xiàn)的Eff值)。之后，從0＜k＜1/2，kV1+(1-k)V2＝0和V1＞V2得出V1+V2＞0和V2＜0。
因此，如果用V1和V2分別表示太陽(yáng)能電池串最大輸出時(shí)的正極端接地電壓和負(fù)極端接地電壓，太陽(yáng)能電池串被設(shè)計(jì)成滿足V1＞0，V2＜0和V1+V2＞0的關(guān)系(但是，只要能滿足V2＜0和V1+V2＞0的關(guān)系，則必須V1＞0)。換句話說(shuō)，這樣設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能電池串，使得位于(i)正極端與負(fù)極端之間的電中間點(diǎn)和(ii)負(fù)極端之間(除電中間點(diǎn)與負(fù)極端之外)的電路上的點(diǎn)的接地電壓變成0。
這樣設(shè)計(jì)成的太陽(yáng)能電池串滿足這樣的關(guān)系，即當(dāng)你的手碰到太陽(yáng)能電池串的電路時(shí)電擊對(duì)心臟的影響，大大小于只把電池串100的端點(diǎn)或電中間點(diǎn)的接地電壓設(shè)為0時(shí)電擊對(duì)心臟的影響。
把電路上規(guī)定的點(diǎn)的接地電壓設(shè)為0的最簡(jiǎn)單的方法是，把電路上接地電壓要設(shè)為0的點(diǎn)接地。
另一種方法是，提供把電路上的一個(gè)點(diǎn)(可以是電池串外的點(diǎn))的接地電壓固定到不是0的電壓上，以使電路上的規(guī)定點(diǎn)的接地電壓可以被控制到0。為了能這樣做，在一個(gè)方法中，連接到電池串的逆變器的直流邊上的一個(gè)輸入端(即電池串輸入端)固定到恒定的接地電壓。
本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例中，確定接地電壓變成0的點(diǎn)，以滿足k＝1/3，即V1+2V2＝0。這能使Eff的最大值最小。
但是，可能出現(xiàn)這樣的情況，即不能選擇為滿足V1+V2＝0使接地電壓為0的點(diǎn)，其原因是在構(gòu)成太陽(yáng)能電池串的單個(gè)太陽(yáng)能電池(即太陽(yáng)能電池模塊或太陽(yáng)能電池單元)的最大輸出時(shí)，正極與負(fù)極(沒(méi)畫(huà))之間的電位差不一致，或者因?yàn)榇?lián)的太陽(yáng)能電池?cái)?shù)不是3的倍數(shù)。這種情況下，本發(fā)明最優(yōu)實(shí)施例中，從太陽(yáng)能電池(太陽(yáng)能電池模塊或太陽(yáng)能電池單元)外邊的電路上的多個(gè)點(diǎn)中選擇接地電壓變成0的一個(gè)點(diǎn)，使得V1+2V2的絕對(duì)值可變成最小。例如，在不考慮任何制造誤差時(shí)，如果在構(gòu)成太陽(yáng)能電池串的單個(gè)太陽(yáng)能電池的最大輸出時(shí)電池的正負(fù)極之間的電位差為恒定值V3，這樣設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能電池串最好滿足V1+2V2-2V3≤0≤V1+2V2+V3的關(guān)系。
上述思路同樣也能用于單個(gè)太陽(yáng)能電池處于最大輸出時(shí)正負(fù)極之間的電位差極不一致的情況。更具體地說(shuō)，可以計(jì)算太陽(yáng)能電池串輸出最大時(shí)電位變成(V1+2V2)/3的點(diǎn)，并且不考慮任何制造誤差，有該點(diǎn)的太陽(yáng)能電池在最大輸出時(shí)的正負(fù)極之間的電位差，可以認(rèn)為是V3，該V3代替以上的關(guān)系。
這里描述了電路上的點(diǎn)接地的情況，其中在概念上區(qū)分開(kāi)太陽(yáng)能單元與太陽(yáng)能電池模塊。
如上所述，太陽(yáng)能電池模塊是其中有多個(gè)電連接成一個(gè)整體的太陽(yáng)能電池單元的元件。那么，為了改善安全性和耐氣候性，很多情況下用樹(shù)脂，玻璃板或鋼板覆蓋太陽(yáng)能電池模塊中的電路。這種情況下，很難使太陽(yáng)能電池模塊在模塊中的電路的點(diǎn)上接地以便將接地電壓設(shè)置為0。
因此，在這樣確定接地點(diǎn)以便在具有多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的太陽(yáng)能電池串中滿足V1+2V2-2V3≤0≤V1+2V2+V3的關(guān)系的情況下，不考慮任何制造誤差，把在太陽(yáng)能電池模塊的最大輸出時(shí)正負(fù)極之間的電位差簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)為V3。
其間，如果不用太陽(yáng)能電池組(即太陽(yáng)能電池單元本身連接成太陽(yáng)能電池串)，不考慮制造誤差，在太陽(yáng)能電池單元最大輸出時(shí)，正負(fù)極之間的電位差應(yīng)設(shè)計(jì)為V3。
甚至在設(shè)計(jì)包括多個(gè)太陽(yáng)能電池塊的太陽(yáng)能電池串的情況下，在模塊中電路上的點(diǎn)使太陽(yáng)能電池模塊容易接地時(shí)，或在預(yù)先確定模塊中的接地點(diǎn)并且接地線連接到接地點(diǎn)后設(shè)置模塊時(shí)，不考慮任何制造誤差，在太陽(yáng)能電池單元最大輸出時(shí)，正負(fù)極之間的電位差也設(shè)計(jì)為V3。由于Eff的最大值能做得很小，所以這是優(yōu)選的。
而且，按照與前面完全相同的思路不僅能設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池串，也完全能設(shè)計(jì)有并聯(lián)連接部分的太陽(yáng)能電池組。
(實(shí)施例1)圖2示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在圖2所示的太陽(yáng)能電池串200中，6個(gè)被設(shè)計(jì)成具有相似輸出特征的太陽(yáng)能電池模塊103被串聯(lián)連接，并且有正極端101和負(fù)極端102。最好用有旁路二極管的模塊作為太陽(yáng)能電池模塊103。而且，正極端101和負(fù)極端102可任意連接到直流邊一端或負(fù)載(它們均沒(méi)畫(huà)出)。
本實(shí)施例中，在位于從電池串負(fù)極端數(shù)的第2模塊與第3模塊之間的電路上的點(diǎn)104處使太陽(yáng)能電池串200接地。
更具體地說(shuō)，該實(shí)施例中，只要各個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的輸出一致，不考慮任何制造誤差，就滿足V1+2V2＝0。
因此，在最大輸出時(shí)的Eff最大值能做到最小，當(dāng)你的手碰到太陽(yáng)能電池串200的電路的某些部分時(shí)，電擊對(duì)心臟的任何影響也可以做到最小。
如果太陽(yáng)能電池串的構(gòu)造使得電路上的一個(gè)點(diǎn)像本實(shí)施例一樣接地，即使電池串不為最大輸出時(shí)，只要全部太陽(yáng)能電池模塊的輸出電壓相等，Eff的最大值就能做到最小。而且，即使某些太陽(yáng)能電池模塊被局部遮蓋等造成輸出電壓下降時(shí)，Eff最大值也會(huì)小于在太陽(yáng)能電池串最大輸出時(shí)的Eff最大值。
如果電路上的一個(gè)點(diǎn)象本實(shí)施例那樣接地，并且太陽(yáng)能電池串(或組)的正極端連接到逆變器的直流邊一端，最好用內(nèi)置于逆變器(絕緣型逆變器)的變壓器(絕緣變壓器)，或在逆變器的交流邊上提供變壓器(絕緣變壓器)。其原因是，如果不用變壓器，必然要固定在直流邊上的正極端或負(fù)極端的接地電壓。其間，通過(guò)提供變壓器可把電路上的規(guī)定點(diǎn)的接地電壓設(shè)定為0。
(實(shí)施例2)圖3示出本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例。圖3中數(shù)字300指包括多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊的太陽(yáng)能電池串；303指非絕緣型逆變器；304指有漏電斷路器的電路斷路器；305指負(fù)載；306指工業(yè)電源系統(tǒng)。參考數(shù)字301指逆變器303的直流邊負(fù)極端；302指逆變器303的直流邊正極端；它分別與太陽(yáng)能電池串300的負(fù)極端和正極端連接。
本實(shí)施例中用的優(yōu)選逆變器是使直流邊正極端302或直流邊負(fù)極端301的接地電壓保持控制到恒定值的逆變器。
例如，如果直流邊負(fù)極端301的接地電壓保持控制到V4，太陽(yáng)能電池串300最大輸出時(shí)正負(fù)極端之間的電位差是V5，太陽(yáng)能電池串被設(shè)計(jì)成滿足V4＜0和2V4+V5＞0的關(guān)系(該情況下，顯然必須滿足V4+V5＞0的關(guān)系)。另一方面，如果直流邊正極端302的接地電壓保持控制到V6，太陽(yáng)能電池串300最大輸出時(shí)正負(fù)極端之間的電位差是V5，太陽(yáng)能電池串被設(shè)計(jì)成滿足V6-V5＜0和2V6-V5＞0的關(guān)系(該情況下，顯然應(yīng)滿足V6＞0的關(guān)系)。
因此，在太陽(yáng)能電池串300最大輸出時(shí)，無(wú)意間經(jīng)地和人體形成閉和的直流回路產(chǎn)生的Eff的最大值可做得很小。
本實(shí)施例中，在電池串不是最大輸出時(shí)的Eff最大值小于太陽(yáng)能電池串最大輸出時(shí)的Eff最大值。
本實(shí)施例中，使用三相交流電系統(tǒng)的逆變器。但也可用例如兩相交流電系統(tǒng)的逆變器代替(同樣也能用于以下的實(shí)施例中)。
(實(shí)施例3)圖4示出本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例。本實(shí)施例是對(duì)實(shí)施例2的改型，它與實(shí)施例2相同，只是圖3所示太陽(yáng)能電池串300變成太陽(yáng)能電池組400(狹義的太陽(yáng)能電池組)。
該實(shí)施例中，如果直流邊負(fù)極端301的接地電壓保持控制到V4，太陽(yáng)能電池組400最大輸出時(shí)正負(fù)極端之間的電位差是V5，太陽(yáng)能電池組被設(shè)計(jì)成滿足V4＜0和2V4+V5＞0的關(guān)系。另一方面，如果直流邊正極端302的接地電壓保持控制到V6，太陽(yáng)能電池組400最大輸出時(shí)正負(fù)極端之間的電位差是V5，太陽(yáng)能電池組被設(shè)計(jì)成滿足V6-V5＜0和2V6-V5＞0的關(guān)系。
(實(shí)施例4)圖5示出本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例。該實(shí)施例是對(duì)實(shí)施例1的改型，是太陽(yáng)能電池組500(狹義上的)的實(shí)例。
如圖5所示，本實(shí)施例的太陽(yáng)能電池組500是由一個(gè)太陽(yáng)能電池串200和兩個(gè)太陽(yáng)能電池串100并聯(lián)連接構(gòu)成的太陽(yáng)能電池組。那么，該電池組500僅在電池串200中的一個(gè)點(diǎn)104接地，在其它電池串中的其它點(diǎn)(這些點(diǎn)的接地電壓為0)不接地。而且，該接地點(diǎn)104象實(shí)施例1中那樣是位于從電池串的負(fù)極邊數(shù)的第2與第3模塊之間的電路上的點(diǎn)。電池組500中只有一個(gè)點(diǎn)接地的原因是，如果有多個(gè)點(diǎn)接地，那么之后當(dāng)單個(gè)模塊的輸出變化時(shí)，就有可能經(jīng)地形成直流閉合回路。
設(shè)計(jì)成圖5所示的結(jié)構(gòu)可使最大輸出時(shí)的Eff的最大值做到最小，并且當(dāng)你的手碰到太陽(yáng)能電池組500的電路的某些部分時(shí)，電擊對(duì)心臟的影響也能最小。甚至當(dāng)電池組不在最大輸出時(shí)，只要全部太陽(yáng)能電池塊的輸出電壓相等，Eff的最大值也能做到最小。
但是，假若太陽(yáng)能電池串200中只有某些太陽(yáng)能電池模塊因?yàn)榫植空诠庾饔没蚰K故障造成輸出電壓下降，那么正極端101的接地電壓和負(fù)極端102的接地電壓會(huì)變化，造成Eff的最大值較大。因此，太陽(yáng)能電池串200最好安裝在與其它太陽(yáng)能電池模塊串相比不容易被遮光的位置。而且，可在正極端101與地之間，和負(fù)極端102與地之間設(shè)電壓計(jì)(沒(méi)畫(huà))，相應(yīng)的輸出可輸入到(計(jì)算機(jī)的)運(yùn)算裝置，以便用運(yùn)算裝置計(jì)算Eff的最大值，當(dāng)計(jì)算值超過(guò)預(yù)定值時(shí)，報(bào)警裝置(沒(méi)畫(huà))會(huì)發(fā)出報(bào)警聲或報(bào)警燈亮。而且，在運(yùn)算裝置上可找到正極端接地電壓和負(fù)極端接地電壓的總和，以便在和為0或小于0時(shí)報(bào)警裝置報(bào)警。或者，在電池串的電路上設(shè)開(kāi)關(guān)(沒(méi)畫(huà))，以斷開(kāi)構(gòu)成電池串的太陽(yáng)能電池之間的電互連，發(fā)出警報(bào)被取代為開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
與實(shí)施例1中的電池串200相同，電池組500可連接到逆變器，負(fù)載等。而且，本實(shí)施例的電池組500中，一個(gè)太陽(yáng)能電池串200和兩個(gè)太陽(yáng)能電池串100并聯(lián)連接。并聯(lián)連接的電池串100的數(shù)量不限于兩個(gè)。
(實(shí)施例5)圖6示出本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例。該實(shí)施例是實(shí)施例4的改型。
圖6所示電池組600中，太陽(yáng)能電池串200a和太陽(yáng)能電池串200b并聯(lián)連接。前者中的點(diǎn)204a經(jīng)開(kāi)關(guān)608a接地，后者中的點(diǎn)204b經(jīng)開(kāi)關(guān)608b接地。
該電池組中，通常開(kāi)關(guān)608a閉合，開(kāi)關(guān)608b打開(kāi)。而且，用電壓計(jì)609a監(jiān)測(cè)正極端101的接地電壓，用電壓計(jì)609b監(jiān)測(cè)負(fù)極端102的接地電壓。這些電壓輸入開(kāi)關(guān)控制單元607。之后，開(kāi)關(guān)控制單元607中計(jì)算正極端接地電壓和負(fù)極端接地電壓之和。當(dāng)該值為0或0以下時(shí)，進(jìn)行控制，打開(kāi)開(kāi)關(guān)608a和關(guān)閉開(kāi)關(guān)608b。與開(kāi)關(guān)608b關(guān)閉的狀態(tài)相反，當(dāng)正極端接地電壓和負(fù)極端接地電壓之和變成0或0以下時(shí)，進(jìn)行相反控制，關(guān)閉開(kāi)關(guān)608a，打開(kāi)開(kāi)關(guān)608b。
甚至進(jìn)行了這種控制后，當(dāng)正極端接地電壓和負(fù)極端的接地電壓的總和仍小于0時(shí)，可以從報(bào)警裝置(沒(méi)畫(huà))發(fā)出警報(bào)。而且，在用機(jī)械開(kāi)關(guān)作開(kāi)關(guān)的情況下，短時(shí)間內(nèi)多次打開(kāi)和關(guān)閉有可能損壞開(kāi)關(guān)。因此，在開(kāi)關(guān)操作一次后，至少10秒鐘內(nèi)不要操作開(kāi)關(guān)。而且，當(dāng)你的手根本不可能碰到電路時(shí)，控制單元607會(huì)保持停止不動(dòng)。
本實(shí)施例中，兩個(gè)電池串并聯(lián)連接構(gòu)成電池組。也可用更多電池串并聯(lián)連接構(gòu)成電池組。后一種情況下，控制保證多個(gè)開(kāi)關(guān)中只有一個(gè)保持打開(kāi)。而且，設(shè)置開(kāi)關(guān)608a，608b，608c和608d作為開(kāi)關(guān)，當(dāng)正極端接地電壓和負(fù)極端接地電壓的總和為0或0以下時(shí)，可以選擇按順序關(guān)閉的開(kāi)關(guān)(例如，選擇608a后是608b，608b之后是608c，608c之后是608d，608d后是608a)。為了及時(shí)找到正極端接地電壓和負(fù)極端接地電壓的總和超過(guò)0的點(diǎn)，這樣處理是較優(yōu)的。而且，用機(jī)械開(kāi)關(guān)時(shí)，這種順序選擇可使開(kāi)關(guān)保持不受損。
(實(shí)施例6)本實(shí)施例中，如圖7所示，設(shè)計(jì)成有相同輸出特性(最大輸出電壓為V3)的10個(gè)太陽(yáng)能電池模塊703串聯(lián)連接構(gòu)成太陽(yáng)能電池串700。
在試圖確定滿足V1+2V2＝0的關(guān)系的接地點(diǎn)時(shí)，顯然太陽(yáng)能電池串在它的模塊內(nèi)的點(diǎn)接地，其中用V1表示該太陽(yáng)能電池串最大輸出時(shí)的正極端接地電壓，V2表示太陽(yáng)能電池串最大輸出時(shí)負(fù)極端的接地電壓。這樣做很困難。因而，為了在電池串的電池模塊內(nèi)的任何點(diǎn)不接地的條件下使Eff的最大值最小，確定模塊之間電路上的多個(gè)點(diǎn)中滿足V1+2V2-2V3＜0＜V1+2V2+V3的關(guān)系的點(diǎn)作為接地點(diǎn)。
具體地說(shuō)，如果圖7所示太陽(yáng)能電池串在它的電路上從正極端101一邊開(kāi)始數(shù)的第n與第n+1模塊之間的點(diǎn)接地，則表明V1＝nV3，V2＝(n-10)V3。因此，V1+2V2-2V3≤0≤V1+2V2+V3變成nV3+2(n-10)V3-2V3≤0≤nV3+2(n-10)V3+V3，式中，由于V3＞0，所以19≤3n≤22。由于n是自然數(shù)，所以n＝7。
因而，本實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池串在從正極端101一邊開(kāi)始數(shù)的第7與第8模塊之間的點(diǎn)704接地。
按與前面同樣的思路，上述實(shí)施例也能簡(jiǎn)單地用于其它太陽(yáng)能電池組或系統(tǒng)。例如，實(shí)施例3、4和5的思路能用于并聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池串，也能用于還有串聯(lián)連接的附加太陽(yáng)能電池串的太陽(yáng)能電池組中。而且，實(shí)施例6的思路還容易用于有不同輸出的多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊彼此相連的情況。而且，不用說(shuō)，實(shí)施例6的思路也能用于構(gòu)成實(shí)施例1、4和5的太陽(yáng)能電池組的太陽(yáng)能電池串中串聯(lián)連接的模塊數(shù)不是3的倍數(shù)的情況。
所述的各個(gè)實(shí)施例中，用太陽(yáng)能電池模塊構(gòu)成太陽(yáng)能電池組。也能用被裝入模塊的太陽(yáng)能電池單元代替，以構(gòu)成太陽(yáng)能電池組，除此之外，所述的這些實(shí)施例有不同的改型。
如上所述，按本發(fā)明，當(dāng)你的手碰到太陽(yáng)能電池組的電路時(shí)，能減輕電擊對(duì)心臟的影響。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池組，包括許多太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池組滿足V2＜0和V1+V2＞0的關(guān)系，其中，V1是太陽(yáng)能電池組最大輸出時(shí)正極端的接地電壓，V2是太陽(yáng)能電池組最大輸出時(shí)的負(fù)極端的接地電壓。
2.按權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組，它滿足V1+2V2＝0的關(guān)系。
3.按權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組，其中，不在太陽(yáng)能電池內(nèi)的電路上有接地電壓為0的點(diǎn)，而且V1+2V2的絕對(duì)值不大于當(dāng)不在太陽(yáng)能電池內(nèi)的電路上的其它點(diǎn)的接地電壓為0，即被設(shè)定為0時(shí)的V1+2V2的絕對(duì)值。
4.按權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組，其中，構(gòu)成太陽(yáng)能電池組的單個(gè)太陽(yáng)能電池最大輸出時(shí)正極與負(fù)極之間的電位差是V3，滿足V1+2V2-2V3≤0≤V1+2V2+V3的關(guān)系。
5.按權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組，其中，構(gòu)成太陽(yáng)能電池組的單個(gè)太陽(yáng)能電池中，有最大輸出時(shí)電位是(V1+2V2)/3的點(diǎn)的太陽(yáng)能電池，在最大輸出時(shí)正極與負(fù)極之間的電位差是V3，并滿足V1+2V2-2V3≤0≤V1+2V2+V3的關(guān)系。
6.按權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組，在接地電壓為0的點(diǎn)接地。
7.按權(quán)利要求6的太陽(yáng)能電池組，其中，存在多個(gè)接地電壓為0的點(diǎn)，太陽(yáng)能電池組只在其中的一個(gè)點(diǎn)接地。
8.按權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池組，至少具有這樣一部分，其中包括多個(gè)串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池的多個(gè)太陽(yáng)能電池串并聯(lián)連接。
9.按權(quán)利要求8的太陽(yáng)能電池組，其中，多個(gè)太陽(yáng)能電池串分別有在電路上的多個(gè)點(diǎn)，在這些點(diǎn)太陽(yáng)能電池串經(jīng)多個(gè)開(kāi)關(guān)接地，這些開(kāi)關(guān)中只有一個(gè)開(kāi)關(guān)保持關(guān)閉。
10.按權(quán)利要求9的太陽(yáng)能電池組，它還包括測(cè)太陽(yáng)能電池組的正極端和負(fù)極端的接地電壓的電壓計(jì)，和根據(jù)電壓計(jì)的測(cè)量值控制開(kāi)關(guān)打開(kāi)或關(guān)閉的開(kāi)關(guān)控制單元。
11.一種光電發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池組和負(fù)載，太陽(yáng)能電池組有許多太陽(yáng)能電池，負(fù)載連接到太陽(yáng)能電池組的正極端和負(fù)極端，其中，太陽(yáng)能電池組滿足V2＜0和V1+V2＞0的關(guān)系，式中V1是太陽(yáng)能電池組最大輸出時(shí)正極端的接地電壓，V2是太陽(yáng)能電池組最大輸出時(shí)負(fù)極端的接地電壓。
12.一種光電發(fā)電系統(tǒng)，包括有多個(gè)太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池組，和逆變器，逆變器連接到太陽(yáng)能電池組的正極端和負(fù)極端，并把太陽(yáng)能電池組的直流輸出變?yōu)榻涣鬏敵?。其中，太?yáng)能電池組滿足V2＜0和V1+V2＞0的關(guān)系，式中V1是太陽(yáng)能電池組最大輸出時(shí)正極端的接地電壓，V2是太陽(yáng)能電池組最大輸出時(shí)負(fù)極端的接地電壓。
13.按權(quán)利要求12的光電發(fā)電系統(tǒng)，它還包括設(shè)在逆變器內(nèi)部或外部的變壓器。
14.一種光電發(fā)電系統(tǒng)，包括有多個(gè)太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池組，和逆變器，逆變器連接到太陽(yáng)能電池組，并把太陽(yáng)能電池組的直流輸出變?yōu)榻涣鬏敵?，其中，太?yáng)能電池組有太陽(yáng)能電池組最大輸出時(shí)接地電壓為0V的點(diǎn)，該點(diǎn)位于電池組最大輸出時(shí)太陽(yáng)能電池組的負(fù)極端與電中間點(diǎn)之間。
15.按權(quán)利要求14的光電發(fā)電系統(tǒng)，其中，太陽(yáng)能電池組在接地電壓為0的點(diǎn)接地。
16.按權(quán)利要求14的光電發(fā)電系統(tǒng)，其中，逆變器的一個(gè)直流邊端有恒定的接地電壓。
全文摘要
公開(kāi)了包括許多太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池組,其特征是滿足V
文檔編號(hào)H01L31/042GK1389931SQ02141080
公開(kāi)日2003年1月8日 申請(qǐng)日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月31日
發(fā)明者都筑英壽, 高林明治 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社