專利名稱：用于電力裝置保護(hù)的系統(tǒng)和方法
用于電力裝置保護(hù)的系統(tǒng)和方法領(lǐng)域及背景本發(fā)明涉及在分布式電力系統(tǒng)中的反孤島效應(yīng)(anti-islanding)，以及，更特別地涉及在反孤島效應(yīng)期間光伏分布式電力設(shè)備和人員的保護(hù)的系統(tǒng)和方法。公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)提供電力系統(tǒng)到公用事業(yè)用戶。從公用事業(yè)公司到用戶的電力的分布利用以類似網(wǎng)格的方式連接的公用事業(yè)管線網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)被稱為電網(wǎng)格(electrical grid)。電網(wǎng)格可由除激勵電網(wǎng)的公用事業(yè)公司之外的許多激勵電網(wǎng)(grid)的獨(dú)立能源構(gòu)成，每個獨(dú)立能源被稱為分布式電力(DP)生成系統(tǒng)。現(xiàn)代的公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)包括公用事業(yè)功率源、用戶負(fù)載，以及同樣供應(yīng)電力到網(wǎng)絡(luò)的分布式電力生成系統(tǒng)。分布式電力生成系統(tǒng)的數(shù)量和類型迅速增長并且能夠包括光伏、風(fēng)力、水力、燃料電池、例如電池的存儲系統(tǒng)、超導(dǎo)飛輪和電容器類型，以及機(jī)械設(shè)備包括傳統(tǒng)的和可變速的柴油發(fā)動機(jī)、斯特林發(fā)動機(jī)、燃?xì)鉁u輪，以及微型渦輪。這些分布式電力生成系統(tǒng)被連接到公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)以使他們與公用事業(yè)功率源同時操作。現(xiàn)代的公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)所面臨的一個普遍問題是孤島效應(yīng)的出現(xiàn)。孤島效應(yīng)是分布式電力生成系統(tǒng)和公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)分離的狀態(tài)，但在公用電力供應(yīng)從網(wǎng)絡(luò)的某些部分?jǐn)嚅_連接后，仍繼續(xù)供應(yīng)電力到公用網(wǎng)絡(luò)的那些部分。所有光伏系統(tǒng)必須具有反孤島效應(yīng)檢測以便遵守安全條例。否則在電網(wǎng)關(guān)閉后，由于光伏裝置生成作為孤島下游的電力，光伏裝置可能電擊修理工或使修理工觸電致死。孤島狀態(tài)使公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)的有秩序的重新連接變得復(fù)雜并且也對設(shè)備造成危害。因此，孤島狀態(tài)的檢測和消除是重要的。已經(jīng)提出了幾種技術(shù)以防止孤島效應(yīng)。例如，一種方法涉及在主發(fā)電源和DP系統(tǒng)之間的公用事業(yè)系統(tǒng)的所有電路斷路器上監(jiān)控輔助觸點(diǎn)。輔助觸點(diǎn)被監(jiān)控用于代表在公用事業(yè)的源上的開放的電路斷路器的狀況的改變。公用事業(yè)電路斷路器通常通過外部的保護(hù)繼電器被監(jiān)控和切斷。當(dāng)公用事件的損耗通過電路斷路器的輔助觸點(diǎn)的狀況的改變被檢測到時，使用傳遞切斷(transferred trip)方案以打開在公用事業(yè)和分布式電力系統(tǒng)之間的互連。傳遞切斷方案使用被監(jiān)控的公用事業(yè)的源的輔助觸點(diǎn)。輔助觸點(diǎn)與其它能夠觸發(fā)局部互連斷路器的切斷的設(shè)備并聯(lián)連接。當(dāng)輔助觸點(diǎn)改變狀況時，在局部互連斷路器上引起切斷。這防止孤島狀態(tài)的發(fā)生。這個方法的缺點(diǎn)是通常公用事業(yè)絕緣的點(diǎn)(公用事業(yè)電路斷路器打開的點(diǎn))具有距局部分布式電力系統(tǒng)的這樣的一距離以致運(yùn)行觸點(diǎn)狀況信號回到局部分布式電力系統(tǒng)控制系統(tǒng)是不實(shí)際的。目前所使用或提出的反孤島效應(yīng)方案包括被動的方案和主動的方案。被動的方案基于電網(wǎng)信號的局部監(jiān)控，例如，如欠電壓或過電壓、低頻率或高頻率、頻率的變化率、相位躍變，或系統(tǒng)諧波。主動的方案基于監(jiān)控作為結(jié)果的電網(wǎng)信號的主動信號注入，例如，如阻抗測量，或帶有主動控制的主動信號注入，例如，如主動頻率偏移或主動電壓偏移。使用主動的方案，可能在輸出電流波形中會發(fā)生一些失真，從而引起在孤島效應(yīng)檢測時間和波形失真之間的折中，較快的檢測通常引起較高的總諧波失真。太陽能分布式電力系統(tǒng)10的傳統(tǒng)裝置，其包括多個太陽能板101，在

圖1中示出。 由于由每個單獨(dú)的太陽能板101提供的電壓是低的，所以幾個板101被串聯(lián)連接以形成一串103板101。對于大的裝置，當(dāng)需要較高的電流時，幾串103可被并聯(lián)連接以形成整個系統(tǒng)10。互連的太陽能板101被安裝在室外，并被連接到最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)模塊107且然后到逆變器104。MPPT 107 —般作為逆變器104的部分來實(shí)現(xiàn)，如在圖1中所示的。從 DC源101獲得的功率被遞送到逆變器104，該逆變器將直流(DC)轉(zhuǎn)換成具有所期望的電壓和頻率的交流(AC)，其通常為在60Hz處IlOV或220V，或在50Hz處220V。來自逆變器104 的AC電流然后可以被用于操作電器用品或被饋送到電力網(wǎng)。如以上所表明的，每個太陽能板101供應(yīng)相對非常低的電壓和電流。太陽能陣列設(shè)計者面臨的問題是要從太陽能板的低電壓的組合產(chǎn)生在120V或220V的均方根(RMS)處的標(biāo)準(zhǔn)AC電流。來自低電壓的高功率的遞送需要非常高的電流，其造成相當(dāng)于電流的平方 i2的大的傳導(dǎo)損耗。此外，被用于將DC電流轉(zhuǎn)換成AC電流的功率逆變器，諸如逆變器104， 當(dāng)其輸入電壓稍微高于乘以2的平方根的其輸出RMS電壓時，是最有效的。因此，在許多應(yīng)用中，功率源，諸如太陽能板101，被組合以便達(dá)到正確的電壓或電流。大量的板101被連接成串103且串103被并聯(lián)連接到功率逆變器104。板101被串聯(lián)連接以便達(dá)到逆變器104 所需的最小電壓。多個串103被并聯(lián)連接到陣列中以供應(yīng)較高的電流，以便實(shí)現(xiàn)較高的功率輸出。圖IB示出連接到MPPT電路107和逆變器104的DC源，例如，太陽能板10la_10ld， 的一個串聯(lián)的串103。電流相對電壓(IV)的特征被圖示(IlOa-IlOd)在每個DC源101的左側(cè)。對于每個DC源101，電流隨著輸出電壓的增加而減小。在某個電壓值，電流歸于零， 并且在一些應(yīng)用中電壓值可采用負(fù)值，意為源成為匯(sink)。旁路二極管(未示出)被用于防止源成為匯。等于電流和電壓的乘積的每個源101的功率輸出(P = i*V)依賴于從源中汲取的電壓而變化。在某一電流和電壓處，接近于電流的衰落點(diǎn)，功率達(dá)到其最大值。期望的是，在該最大功率點(diǎn)(MPP)處操作電力生成單元。MPPT的目的在于找到該點(diǎn)并在該點(diǎn)處操作系統(tǒng)，以便從源汲取最大功率。在典型的、傳統(tǒng)的太陽能板陣列中，不同的算法和技術(shù)被用于優(yōu)化使用MPPT模塊 107的系統(tǒng)10的集成功率輸出。MPPT模塊107接收從所有的太陽能板101中一起提取的電流并跟蹤對于該電流的最大功率點(diǎn)以提供最大平均功率，以使如果更多電流被提取，來自板的平均電壓將開始下降，從而降低獲得的功率。MPPT模塊107保持從系統(tǒng)10產(chǎn)生最大平均功率的電流。然而，因為功率源IOla-IOld被串聯(lián)連接到單一的MPPT 107，MPPT107選擇最大功率點(diǎn)，該功率點(diǎn)是單獨(dú)串聯(lián)連接的源101的最大功率點(diǎn)的近似平均。實(shí)際上，很有可能的是，MPPT 107將在最適于僅幾個源101或不適于源101中的任何一個的I-V點(diǎn)處操作。在圖IB的示例中，所選的點(diǎn)是源IOlb的最大功率點(diǎn)，但偏離源101a、101c和IOld的最大功率點(diǎn)。結(jié)果，裝置沒有被操作在最佳可達(dá)到的效率處。^iitAB^ilS^"Distributed Power Harvesting Systems Using DC Power Sources”的第11/950271號共同待決的US申請中公開了耦合到每個功率源(例如，光伏板)的輸出的電功率轉(zhuǎn)換器(例如，DC到DC轉(zhuǎn)換器)的用途。電功率轉(zhuǎn)換器通過監(jiān)控并控制在最大功率水平處的輸入功率，將輸入功率轉(zhuǎn)換成輸出功率。該系統(tǒng)也可被用于處理反孤島效應(yīng)問題。如在此所使用的術(shù)語“泄漏”指的是一般在低電平處和一般因為不足的絕緣被輻
6射或傳導(dǎo)到電信號管線中的電功率。概要本發(fā)明的以下概要被包括以便提供對本發(fā)明的一些方面和特征的基本理解。該概要不是本發(fā)明的大范圍綜述并且因而不是用來具體地識別本發(fā)明的關(guān)鍵或重要的元件或不是用來描繪本發(fā)明的范圍。其唯一的目的是以簡化的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念以作為以下呈現(xiàn)的更多細(xì)節(jié)描述的序幕。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，這里提供在分布式電力系統(tǒng)中的多個DC功率源和包括分別耦合到DC功率源的輸入的多個功率模塊。功率模塊每個包括輸出，其串聯(lián)耦合以形成串聯(lián)的串。逆變器被耦合到串聯(lián)的串。逆變器轉(zhuǎn)換從串輸入的功率并產(chǎn)生輸出功率。在功率模塊中的保護(hù)機(jī)構(gòu)關(guān)閉功率模塊并在逆變器停止產(chǎn)生輸出功率時中止輸入到逆變器的功率。一般地，逆變器被連接到電網(wǎng)。監(jiān)控機(jī)構(gòu)被附接到電網(wǎng)，該監(jiān)控機(jī)構(gòu)監(jiān)控電網(wǎng)的一個或多個電參數(shù)。關(guān)閉機(jī)構(gòu)被附接到監(jiān)控機(jī)構(gòu)，其在一個或多個電參數(shù)在預(yù)先確定的規(guī)格之外時，逆變器停止輸出功率的產(chǎn)生或從電網(wǎng)斷開連接。開關(guān)優(yōu)選地布置在串聯(lián)的串和逆變器之間。開關(guān)由關(guān)閉機(jī)構(gòu)來激活并且保護(hù)機(jī)構(gòu)感測在開關(guān)被激活時流經(jīng)串聯(lián)的串的電流的變化。當(dāng)開關(guān)與串聯(lián)的串串聯(lián)連接時，保護(hù)機(jī)構(gòu)感測在串聯(lián)的串中的該電流小于先前指定的最小閾值電流；或當(dāng)開關(guān)與串聯(lián)的串并聯(lián)連接時，保護(hù)機(jī)構(gòu)感測在串中的電流大于先前指定的最大閾值電流?？蛇x地，信號提供機(jī)構(gòu)被附接到逆變器，該信號提供機(jī)構(gòu)基于關(guān)閉機(jī)構(gòu)提供信號。多個接收器被分別附接到功率模塊。接收器接收信號，并且分別附接到接收器的多個使能機(jī)構(gòu)使各自的功率模塊能夠基于信號的存在或信號的不存在供應(yīng)輸入功率到逆變器。當(dāng)信號為保持激活(ke印-alive)信號時，基于保持激活信號的存在，使能機(jī)構(gòu)使各自的功率模塊能夠供應(yīng)輸入功率到逆變器。當(dāng)信號為關(guān)閉信號時，基于關(guān)閉信號的存在， 使能機(jī)構(gòu)禁止各自的功率模塊并停止輸入功率到逆變器的供應(yīng)。在串聯(lián)的串中的信號可選擇地來自電網(wǎng)并在電網(wǎng)的頻率處被檢測或在從電網(wǎng)的頻率上變頻的更高頻率處被檢測。在串聯(lián)的串中的信號可選擇地來自逆變器或是來自逆變器的輸出功率，并在逆變器的開關(guān)頻率處被檢測。信號可選擇地自串聯(lián)的串被疊合在輸入到逆變器的功率上。信號可通過信號提供機(jī)構(gòu)被無線傳輸，并且在每個功率模塊中的接收器接收無線傳輸?shù)男盘?。根?jù)本發(fā)明的另一個方面，這里提供在分布式電力系統(tǒng)中的一種保護(hù)方法，其包括DC功率源和多個功率模塊，每個功率模塊包括耦合到DC功率源的輸入。每個功率模塊包括輸出，其串聯(lián)耦合以形成串聯(lián)的串。逆變器被耦合到串聯(lián)的串。逆變器轉(zhuǎn)換從串輸入的功率并產(chǎn)生輸出功率。當(dāng)逆變器停止輸出功率的產(chǎn)生時，每個功率模塊被關(guān)閉，并且因此輸入到逆變器的功率被中止。當(dāng)逆變器被連接到電網(wǎng)并供應(yīng)輸出功率到電網(wǎng)時，電網(wǎng)的一個或多個電參數(shù)被監(jiān)控。當(dāng)電網(wǎng)的一個或多個電參數(shù)在預(yù)先確定的規(guī)格之外時，逆變器被關(guān)閉并因此輸出功率的產(chǎn)生被停止或逆變器從電網(wǎng)被斷開連接。當(dāng)逆變器被關(guān)閉時，布置在串聯(lián)的串和逆變器之間的開關(guān)被激活。當(dāng)開關(guān)被激活時，流經(jīng)串聯(lián)的串的電流的改變被感測?？蛇x地，基于關(guān)閉機(jī)構(gòu)提供一信號。多個接收器被分別地附接到功率模塊。接收器接收信號，該信號使各自的功率模塊能夠基于信號的存在或信號的不存在供應(yīng)輸入功率到逆變器。當(dāng)信號為保持激活信號時，基于保持激活信號的存在，各自的功率模塊供應(yīng)輸入功率到逆變器。當(dāng)信號為關(guān)閉信號時，基于關(guān)閉信號的存在，各自的功率模塊停止輸入功率到逆變器的供應(yīng)。信號可基于來自電網(wǎng)的串聯(lián)的串中的電流，并在電網(wǎng)的頻率處被檢測或在從電網(wǎng)的頻率上變頻的更高頻率處被檢測。在串聯(lián)的串中的信號可選擇地來自逆變器或輸出功率來自逆變器，并在逆變器的開關(guān)頻率處被檢測。信號可選擇地主動地疊合在自串聯(lián)的串輸入到逆變器的功率上。信號可被無線傳輸并且在每個功率模塊中的接收器接收該無線傳輸?shù)男盘?。?dāng)連同附形被考慮時，前述的和/或另外的方面將從以下詳細(xì)的描述變得明顯。附圖簡述被并入和構(gòu)成該說明書的一部分的附圖，舉例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，并且與描述一起，用于解釋并說明本發(fā)明的原理。附圖是用來以圖解的方式說明所說明的實(shí)施方式的各種特征。附圖不是用來描述實(shí)際的實(shí)施方式的每個特征，也不是用來描述所描述的元件的相對尺寸，且附圖不必按比例繪制。在此僅通過例子的方式參考附圖描述本發(fā)明，其中圖1示出使用光伏板作為DC源的傳統(tǒng)的功率獲得系統(tǒng)；圖IB示出圖1的DC源的一個串聯(lián)的串的電流相對電壓的特征曲線；圖2示出先前在第11/950271號共同待決的US申請中所公開的分布式功率獲得電路；圖3示出先前在第11/950271號共同待決的US申請中所公開的示例性DC到DC 轉(zhuǎn)換器；圖4和圖4A示出依照本發(fā)明的方面，在孤島效應(yīng)狀態(tài)期間用于保護(hù)的系統(tǒng)；圖4B和圖4C更加詳細(xì)地示出圖4和圖4A的系統(tǒng)；圖4D示出根據(jù)本發(fā)明的方面，使用圖4和圖4A的系統(tǒng)的方法。圖5和圖5A示出依照本發(fā)明的另外的方面，在孤島效應(yīng)狀態(tài)期間用于保護(hù)的系統(tǒng)；圖5B示出一例子，其中根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的系統(tǒng)被應(yīng)用為現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng) (例如圖1的系統(tǒng))的改進(jìn)。圖6、圖6A和圖6B示出根據(jù)本發(fā)明的又另外的方面，在孤島效應(yīng)狀態(tài)期間用于保護(hù)的系統(tǒng)；圖7和圖7A示出根據(jù)本發(fā)明的再另外的方面，在孤島效應(yīng)狀態(tài)期間用于保護(hù)的系統(tǒng)。細(xì)節(jié)描述現(xiàn)在將對于本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地作出參考，其例子在附圖中被說明，其中相同的參考數(shù)字指的是全部相同的元件。通過參看圖在下面描述實(shí)施方式以解釋本發(fā)明。應(yīng)注意到，雖然在此討論主要涉及在光伏系統(tǒng)中的反孤島效應(yīng)且更特別地涉及那些先前在第11/950271號US申請中所公開的系統(tǒng)，但本發(fā)明可通過不受限制的示例，可選地被配置為同樣使用傳統(tǒng)的光伏分布式電力系統(tǒng)以及其它的分布式電力系統(tǒng)包括(但不限于)風(fēng)力渦輪機(jī)、水力渦輪機(jī)、燃料電池、例如電池的存儲系統(tǒng)、超導(dǎo)飛輪、和電容器，以及機(jī)械設(shè)備包括傳統(tǒng)的和可變速的柴油發(fā)動機(jī)、斯特林發(fā)動機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)、以及微型渦輪機(jī)。作為導(dǎo)言，注意到本發(fā)明的各個方面具有重要的安全利益，是重要的。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的某些方面安裝或進(jìn)行維修光伏系統(tǒng)時，安裝者被保護(hù)免受電擊和觸電致死的危險，這是因為例如當(dāng)太陽能板被暴露于日光下時根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的系統(tǒng)不輸出高電壓。類似地，消防員，正如在他們關(guān)閉燃燒的建筑物的主電氣開關(guān)后，能夠安全地沖進(jìn)燃燒的建筑物內(nèi)或用水用軟管澆建筑物的屋頂，而不用害怕通過水的高電壓DC傳導(dǎo)，這是因為饋送到逆變器的高電壓直流被安全地關(guān)掉。在詳細(xì)地解釋本發(fā)明的實(shí)施方式之前，要理解的是，本發(fā)明在其申請中不被限于在以下描述中提到的或在附圖中示出的設(shè)計的細(xì)節(jié)和部件的安裝。本發(fā)明能夠是其他的實(shí)施方式或能夠以各種方式被實(shí)踐或被實(shí)現(xiàn)。同樣地，要理解的是，在此所使用的措辭和術(shù)語是用于描述的目的并且不應(yīng)被視為限制性的?，F(xiàn)在參照附圖，圖2示出先前在第11/950271號US申請中公開的分布式電力獲得電路20。電路20能夠?qū)崿F(xiàn)多個分布式功率源，例如太陽能板201a-201d，到單個電力供應(yīng)的連接。太陽能板201的串聯(lián)的串203可被耦合到逆變器204或太陽能板201的多個連接的串203可被連接到單個逆變器204。在配置20中，每個太陽能板201a-201d被單獨(dú)地連接到分開的功率調(diào)節(jié)器，這里為轉(zhuǎn)換器電路或模塊20fe-205d。每個太陽能板201和它的相關(guān)聯(lián)的功率轉(zhuǎn)換器電路205 —起形成電力生成元件222。(僅一個這樣的電力生成元件 222在圖2中被標(biāo)記。)每個轉(zhuǎn)換器20fe-205d最優(yōu)地適應(yīng)于所連接的太陽能板201a-201d 的功率特征并從轉(zhuǎn)換器205的輸入到輸出有效地傳遞功率。轉(zhuǎn)換器20fe-205d—般為微處理器控制的開關(guān)轉(zhuǎn)換器，例如降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器、降壓/升壓轉(zhuǎn)換器、回掃轉(zhuǎn)換器或正向轉(zhuǎn)換器，等。轉(zhuǎn)換器20fe-205d也可包括若干組成的轉(zhuǎn)換器，例如串聯(lián)連接的降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器。每個轉(zhuǎn)換器20fe-205d包括控制回路221，例如MPPT回路，其不從轉(zhuǎn)換器的輸出電流或電壓接收反饋信號，而是從來自太陽能板201的轉(zhuǎn)換器的輸入接收反饋信號。通過典型地靠脈寬調(diào)制(PWM)來變化開關(guān)轉(zhuǎn)換的一個或多個工作周期使得從每個附加的板201a-201d提取最大功率，轉(zhuǎn)換器205的MPPT回路在每個太陽能板201a-201d最優(yōu)的功率點(diǎn)處鎖定來自每個太陽能板201a-201d的輸入電壓和電流。轉(zhuǎn)換器205的控制器動態(tài)地跟蹤在轉(zhuǎn)換器輸入處的最大功率點(diǎn)。反饋環(huán)路221接近于輸入功率以便跟蹤最大輸入功率，而不是像由傳統(tǒng)的DC到DC電壓轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的，使反饋環(huán)路接近于輸出電壓。由于在每個轉(zhuǎn)換器20^i-205d中具有分開的MPPT電路，且因此對于每個太陽能板201a-201d，每個串203可具有不同數(shù)量或不同規(guī)格、尺寸和/或模型的串聯(lián)連接的板 201a-201d。圖2的系統(tǒng)20在每個太陽能板201a-201d的輸出上持續(xù)地執(zhí)行MPPT以對溫度、太陽光輻射率、陰影或其它影響一個或多個太陽能板201a-201d的性能因子的改變作出反應(yīng)。作為結(jié)果，在轉(zhuǎn)換器20fe-205d中的MPPT電路從每個板201a-201d獲得最大可能功率并不管影響其它太陽能板201a-201d的參數(shù)傳遞該功率作為輸出。轉(zhuǎn)換器201a-201d的輸出被串聯(lián)連接到形成到逆變器204的輸入的單個DC輸出中。逆變器204將轉(zhuǎn)換器201a-201d的串聯(lián)連接的DC輸出轉(zhuǎn)換成AC電力供應(yīng)。逆變器 204可被設(shè)置成調(diào)整在逆變器204的輸入處的電壓。在該例子中，獨(dú)立的控制回路220保持輸入到逆變器204的電壓在一設(shè)定值，比如說400伏特。在逆變器204的輸入處的電流一般由可用的功率來固定并由光伏板201生成。為了合法地被允許連接到在每個國家的電網(wǎng)，逆變器104、204優(yōu)選地被設(shè)計成遵守當(dāng)?shù)氐碾姎庖?guī)程。除了其它方面，電氣規(guī)程一般指示電網(wǎng)的最小和最大電壓，例如，220-260均方根電壓V，以及許可的頻率的范圍，例如，45-55HZ。每當(dāng)電網(wǎng)偏離所允許的值時，就需要逆變器104、204從電網(wǎng)斷開連接。從電網(wǎng)斷開連接一般使用軟件控制逆變器 104、204和控制電路來執(zhí)行，控制電路持續(xù)地監(jiān)控電網(wǎng)參數(shù)，例如電壓、頻率。在系統(tǒng)10中，太陽能板101被直接連接(例如，串并聯(lián))到逆變器104。當(dāng)孤島效應(yīng)狀態(tài)被檢測到時，逆變器104從電網(wǎng)斷開連接。因此，逆變器104停止汲取電流并因此板101輸出相對高的開路電壓，其一般地高于正常的操作電壓25%。高于正常的工作電壓 25%的開路電壓一般是安全的，(小于在美國允許的600VDC和在歐洲允許的1000VDC)其一般為設(shè)計成能夠處理更高的開路電壓的逆變器104的額定值。在系統(tǒng)20中，存在“推送”功率到轉(zhuǎn)換器205的輸出的功率轉(zhuǎn)換器205。在已經(jīng)被逆變器204檢測出的孤島效應(yīng)狀態(tài)下，逆變器204被關(guān)閉并且電流不在轉(zhuǎn)換器205和逆變器204之間流動。結(jié)果，在系統(tǒng)20中，在到逆變器204的輸入處的開路電壓達(dá)到危險的電壓，其高于逆變器104，204的開路最大電壓額定值?，F(xiàn)在參照圖3，其說明先前在第11/950271號共同待決的US申請中所公開的示例性的DC到DC轉(zhuǎn)換器205。DC到DC轉(zhuǎn)換器被用于逐步降低或逐步升高DC電壓輸入到較高或較低DC電壓輸出，其取決于輸出電路的需求。然而，在圖3的實(shí)施方式中，DC-DC轉(zhuǎn)換器 205被用作為功率轉(zhuǎn)換器，也就是，將輸入功率傳遞到輸出功率，輸入電壓根據(jù)在輸入端處的MPPT變化，而輸出電流由到逆變器104、204的持續(xù)的輸入電壓來指示。也就是，輸入電壓和電流可在任何時候變化并且輸出電壓和電流可在任何時候變化，其取決于DC功率源201 的操作狀態(tài)。轉(zhuǎn)換器205在輸入端部314和316被連接到相應(yīng)的DC功率源201。DC功率源201 的被轉(zhuǎn)換的功率通過輸出端部310、312輸出到電路。在輸入端部314、316和輸出端部310、 312之間，轉(zhuǎn)換器電路包括輸入和輸出電容器320、340、回流防止二極管322、342以及包括控制器306和感應(yīng)器308的功率轉(zhuǎn)換電路。二極管342以極性方式與輸出312串聯(lián)，以使電流不回流到轉(zhuǎn)換器205中。二極管322被耦合在通過作為DC電流的短路的感應(yīng)器308的正輸出引線312和負(fù)輸入引線314 之間，帶有這樣的極性以防止來自輸出312的電流回流到太陽能板201。由于在板201的太陽能單元中產(chǎn)生的電子空穴對，在電線314和316之間存在電勢差。轉(zhuǎn)換器205通過在太陽能板201的峰值功率點(diǎn)處從太陽能板201提取電流保持最大功率輸出，峰值功率點(diǎn)是通過持續(xù)地監(jiān)控由板201提供的電流和電壓并使用最大功率點(diǎn)跟蹤算法來得到的。控制器306包括MPPT電路或用于執(zhí)行峰值功率跟蹤的算法。峰值功率跟蹤和脈寬調(diào)制(PWM)被一起執(zhí)行以達(dá)到期望的輸入電壓和電流。在控制器306中的MPPT 可為任何傳統(tǒng)的MPPT，例如，舉例，擾動和觀察(P&0)，增量電導(dǎo)，等。然而，顯著地MPPT在板201上直接被執(zhí)行，也就是，在到轉(zhuǎn)換器205的輸入處，而不是，在轉(zhuǎn)換器205的輸出處。 生成的功率然后被傳遞到輸出端部310和312。多個轉(zhuǎn)換器205的輸出可被串聯(lián)連接，以使一個轉(zhuǎn)換器205的正引線312被連接到下一個轉(zhuǎn)換器205的負(fù)引線310。在圖3中，轉(zhuǎn)換器205被示為降壓加升壓轉(zhuǎn)換器。在此所使用的術(shù)語“降壓加升壓”為直接跟隨升壓轉(zhuǎn)換器的降壓轉(zhuǎn)換器，如在圖3中所示的，該術(shù)語還可作為“級聯(lián)的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器(cascaded buck-boost converter) ”出現(xiàn)在文獻(xiàn)中。如果電壓要被降低， 升壓部分實(shí)質(zhì)上被短路。如果電壓要被升高，降壓部分實(shí)質(zhì)上被短路。術(shù)語“降壓加升壓”不同于降壓/升壓拓?fù)?，該拓?fù)錇樵陔妷阂簧呋蚪档蜁r可被使用的經(jīng)典拓?fù)?，且有時作為“級聯(lián)的降壓-升壓(cascaded buck-boost) ”出現(xiàn)在文獻(xiàn)中?！敖祲?升壓”拓?fù)涞男使逃械氐陀诮祲夯蛏龎?。另外地，對于給定的需求，降壓-升壓轉(zhuǎn)換器將需要比降壓加升壓轉(zhuǎn)換器更大的無源部件以便運(yùn)行。因此，圖3的降壓加升壓拓?fù)渚哂斜冉祲?升壓拓?fù)涓叩男?。然而，圖3的電路持續(xù)地決定它是降壓還是升壓。在一些情況中，當(dāng)所期望的輸出電壓近似于輸入電壓時，那么降壓和升壓部分都可以是可操作的?？刂破?06可包括脈寬調(diào)制器，PWM,或數(shù)字脈寬調(diào)制器，DPWM,以與降壓和升壓轉(zhuǎn)換器電路一起被使用。控制器306控制降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器并確定降壓或升壓操作是否要被執(zhí)行。在一些環(huán)境中，降壓和升壓部分可被一起操作。就是說，獨(dú)立于輸出的電流和電壓的選擇來選擇輸入電壓和電流。此外，輸入或輸出值的選擇可在任何給定的時刻改變， 這取決于DC功率源的操作。因此，在圖3的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)換器205被構(gòu)成以使在任何給定的時間，輸入電壓和電流的所選值可依賴于輸出需求被上變頻或下變頻。在一種實(shí)現(xiàn)中，集成電路(IC)304可被使用，其合并轉(zhuǎn)換器205的一些功能。IC 304可選擇地是能夠抵擋出現(xiàn)在室外太陽能裝置中的嚴(yán)酷的溫度極值的單個ASIC。ASIC 304可被設(shè)計用于多于25年的高平均無故障時間(MTBF)。然而，使用多個集成電路的離散的解決方案也可以類似的方式使用。在圖3中所示的示例性的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)換器305的降壓加升壓部分作為IC 304被實(shí)現(xiàn)。實(shí)際的考慮可導(dǎo)致系統(tǒng)的其它分割。例如，在發(fā)明的一個方面中，IC 304可包括兩個IC，處理系統(tǒng)中的高電流和電壓的一個模擬IC，以及包括控制邏輯的一個單一低壓數(shù)字IC。模擬IC可使用功率FET來實(shí)現(xiàn)，其可選地可在離散的不見、FET驅(qū)動、A/D以及諸如此類中來實(shí)現(xiàn)。數(shù)字IC可形成控制器306。在所示的示例性的電路205中，降壓轉(zhuǎn)換器包括輸入電容器320，晶體管3 和 330，并聯(lián)地放置于晶體管328的二極管322，以及感應(yīng)器308。晶體管3觀、330每個具有寄生體二極管324、326。升壓轉(zhuǎn)換器包括感應(yīng)器308(該感應(yīng)器與降壓轉(zhuǎn)換器共享)，晶體管 348和350，并聯(lián)地放置于晶體管350的二極管；342，以及輸出電容器；340。晶體管348、350 每個具有寄生體二極管344、346。系統(tǒng)20包括轉(zhuǎn)換器205，其被串聯(lián)連接并從串203中運(yùn)載電流。如果在串聯(lián)連接的轉(zhuǎn)換器205之一中故障導(dǎo)致在故障的轉(zhuǎn)換器205中的開路，則電流中止通過轉(zhuǎn)換器205 的整個串203的流動，由此造成系統(tǒng)20停止運(yùn)行。本發(fā)明的方面提供轉(zhuǎn)換器電路205，其中電氣部件具有與他們相關(guān)聯(lián)的一個或更多旁路路徑，一旦在轉(zhuǎn)換器205的一個中電氣部件出現(xiàn)故障則旁路路徑會運(yùn)載電流。例如，轉(zhuǎn)換器的降壓或升壓部分的每個開關(guān)晶體管具有它自己的二極管旁路。同樣地，在感應(yīng)器308的故障時，電流通過寄生二極管344、346繞過故障的感應(yīng)器308?，F(xiàn)在參照圖4，其示出依照本發(fā)明的實(shí)施方式在孤島效應(yīng)狀態(tài)期間用于保護(hù)的系統(tǒng)40。為簡單起見，分布式功率源(例如，連接到各自的功率轉(zhuǎn)換器的太陽能板 201a-201d)的單個串423被示出。串聯(lián)的串423通過電線412和410被輸入到逆變器404。 逆變器404的輸出被連接到電網(wǎng)并供應(yīng)電功率到電網(wǎng)。逆變器404 —般地包括監(jiān)控和檢測機(jī)構(gòu)401，其監(jiān)控電網(wǎng)的一個或更多參數(shù)，例如，電壓和/或頻率。如果一個或更多電網(wǎng)參數(shù)超出規(guī)格指示孤島效應(yīng)狀態(tài)，監(jiān)控和檢測機(jī)構(gòu)401 —般地使逆變器404被關(guān)閉或逆變器 404從電網(wǎng)斷開連接，以使輸出功率不再通過逆變器404被供應(yīng)到電網(wǎng)。同時，信號414被傳輸?shù)介_關(guān)機(jī)構(gòu)403，該開關(guān)機(jī)構(gòu)可被放置在輸入電容器408之前的逆變器404的輸入處。 開關(guān)機(jī)構(gòu)403可選擇地與逆變器404封裝或可與逆變器404集成并分開封裝。在該例子中， 信號414激活開關(guān)機(jī)構(gòu)403以使當(dāng)開關(guān)403被激活時，以使通過串聯(lián)的串423和電線410、 412流動的電流突然地變化?，F(xiàn)在還參照圖4A，其更加詳細(xì)地示出轉(zhuǎn)換器405。轉(zhuǎn)換器405具備電流感測機(jī)構(gòu) 407，該電流感測機(jī)構(gòu)依據(jù)感測在通過串聯(lián)的串423的電流中的變化發(fā)信號到控制器306以關(guān)閉并停止轉(zhuǎn)換功率。一般地，電流感測機(jī)構(gòu)407包括持續(xù)地饋送數(shù)據(jù)到控制器306的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器?？刂破?06檢測在電流中的關(guān)閉并相應(yīng)地決定關(guān)閉轉(zhuǎn)換器405。現(xiàn)在還參照圖4B和4C，其更加詳細(xì)地圖解地示出開關(guān)機(jī)構(gòu)403。圖4B示出以串聯(lián)配置的開關(guān)機(jī)構(gòu)403，其中開關(guān)403與串聯(lián)的串423串聯(lián)連接，以及圖4C示出并聯(lián)的配置，其中開關(guān)403與串聯(lián)的串423并聯(lián)連接。在串聯(lián)的配置(圖4B)中，開關(guān)403在逆變器 404的正常操作期間閉合。當(dāng)孤島效應(yīng)狀態(tài)被檢測到時，串聯(lián)的開關(guān)403在逆變器404關(guān)閉的期間打開。電流感測機(jī)構(gòu)407依據(jù)感測零電流發(fā)信號到控制器306，表明輸出電流小于先前指定的最小值并且控制器306關(guān)閉在轉(zhuǎn)換器405中的功率轉(zhuǎn)換。在并聯(lián)的配置(圖4C) 中，開關(guān)403在逆變器404的正常操作期間打開。當(dāng)孤島效應(yīng)狀態(tài)被檢測到時，并聯(lián)的開關(guān) 403在逆變器404關(guān)閉的期間閉合。關(guān)于在最小負(fù)載處流經(jīng)開關(guān)403的串聯(lián)的串423的所有電流，電流增加到先前指定的最大電流以上。電流感測機(jī)構(gòu)407依據(jù)感測電流最大值發(fā)信號到控制器306，表明輸出電流在最大的先前指定的值以上并且控制器306關(guān)閉功率轉(zhuǎn)換。在不同的實(shí)施方式中的開關(guān)機(jī)構(gòu)403可被具體化為帶有適合于本申請的電流和電壓額定值的機(jī)械開關(guān)或固態(tài)開關(guān)。開關(guān)機(jī)構(gòu)403優(yōu)選地由功率電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來選擇，以使在實(shí)踐本發(fā)明的一些實(shí)施方式時，避免跨其打開的端部的電弧?，F(xiàn)在參照圖4D，其示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法。在決定塊450中，來自逆變器104、204的輸出功率被持續(xù)地監(jiān)控。如果停止輸出功率，那么功率轉(zhuǎn)換器405被關(guān)閉。現(xiàn)在參照圖5，其示出在孤島效應(yīng)狀態(tài)期間用于保護(hù)的根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施方式的系統(tǒng)50。為簡單起見，分布式功率源(例如，連接到各自的功率轉(zhuǎn)換器的太陽能板201a-201d)的單個串523被示出。串聯(lián)的串523通過電線412和410輸入到逆變器504。逆變器504的輸出被連接到電網(wǎng)并供應(yīng)電功率到電網(wǎng)。逆變器504 —般地包括監(jiān)控和檢測機(jī)構(gòu)401，其監(jiān)控電網(wǎng)的一個或更多參數(shù)，例如，電壓和/或頻率。如果一個或更多的電網(wǎng)參數(shù)在規(guī)格之外表示孤島效應(yīng)狀態(tài)，那么監(jiān)控/檢測機(jī)構(gòu)401 —般地關(guān)閉逆變器 504或從電網(wǎng)斷開連接，使得輸出功率不再通過逆變器504被供應(yīng)到電網(wǎng)。在正常操作期間，直線通信發(fā)射器503疊加保持激活信號在連接到串聯(lián)的串523的直流(DC)輸入線410 和412上，該信號例如在1千赫到100兆赫之間。現(xiàn)在還參照圖5A，其更加詳細(xì)地示出轉(zhuǎn)換器505。保持激活信號不斷地被直線通信接收器507監(jiān)控和檢測。僅當(dāng)接收器507感測到保持激活信號時，接收器507提供使能信號到控制器306。當(dāng)控制器306沒有從接收器507接收到使能信號時，控制器306關(guān)閉轉(zhuǎn)換器505的功率轉(zhuǎn)換。可選地，替代“保持激活”信號，一停止信號514被傳輸?shù)浇邮掌?07，該停止信號在孤島效應(yīng)狀態(tài)被檢測到時，由監(jiān)控和檢測機(jī)構(gòu)401首先生成。停止信號通過在串聯(lián)的串 523的電力線上疊加變化的(例如，IOKhz到IOOMhz)信號在直線通信上被傳輸。接收器507接收停止信號并使用例如單個禁用比特將該停止信號傳送到控制器306。依據(jù)接收到的禁用信號控制器306停止轉(zhuǎn)換功率到轉(zhuǎn)換器505的輸出。一般地，當(dāng)轉(zhuǎn)換器505被禁用時，它們進(jìn)入到允許電流從其它轉(zhuǎn)換器505通過的旁路模式。因此，停止信號可被繼續(xù)直到所有功率停止通過所有的轉(zhuǎn)換器505被供應(yīng)到串523上。應(yīng)注意到的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，雖然在系統(tǒng)50中，轉(zhuǎn)換器505被示出具有反饋回路221，正如在系統(tǒng)20的控制器205中的，但是對于串聯(lián)的串的本發(fā)明的實(shí)施方式，如在使用開關(guān)機(jī)構(gòu)403的系統(tǒng)40中和/或在使用直線通信的系統(tǒng)50中所示出的，可被應(yīng)用于使用不帶反饋回路221的轉(zhuǎn)換器的其它分布式電力系統(tǒng)中并在其中找到益處，如應(yīng)用到先前技術(shù)的系統(tǒng)10。類似地，傳統(tǒng)逆變器104可替代逆變器504被使用，該傳統(tǒng)的逆變器104可帶有或者由逆變器生產(chǎn)商或者作為改進(jìn)添加到逆變器104的通信發(fā)射器503。 例如，圖5B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式被應(yīng)用為先前技術(shù)的系統(tǒng)(例如圖1的系統(tǒng))的改進(jìn)的系統(tǒng)。在該例子中，檢測機(jī)構(gòu)401和開關(guān)機(jī)構(gòu)403被安裝在電網(wǎng)和傳統(tǒng)逆變器104之間。當(dāng)然，檢測機(jī)構(gòu)401和開關(guān)機(jī)構(gòu)403可被合并到逆變器中，例如，對于原始安裝，而不是改進(jìn)。同樣地，在此所描述的其它實(shí)現(xiàn)可替代檢測機(jī)構(gòu)401和開關(guān)機(jī)構(gòu)403被使用。將監(jiān)控和檢測機(jī)構(gòu)401和開關(guān)機(jī)構(gòu)403或通信發(fā)射器503之一合并到系統(tǒng)10中的優(yōu)勢是在安裝、維修、以及消防期間是有益的。現(xiàn)在參照圖6，其示出在孤島效應(yīng)狀態(tài)期間用于保護(hù)的根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式的系統(tǒng)60。為簡單起見，分布式功率源(例如，連接到各自的功率轉(zhuǎn)換器的太陽能板201a-201d)的單個串623被示出。串聯(lián)的串623通過電線412和410輸入到傳統(tǒng)的逆變器104。逆變器104的輸出被連接到電網(wǎng)并供應(yīng)電功率到電網(wǎng)。逆變器104 —般地包括監(jiān)控和檢測機(jī)構(gòu)401，其監(jiān)控電網(wǎng)的一個或更多參數(shù)，例如，電壓和/或頻率。如果一個或更多的電網(wǎng)參數(shù)在規(guī)格之外表示孤島效應(yīng)狀態(tài)，那么監(jiān)控和檢測機(jī)構(gòu)401 —般關(guān)閉逆變器104以使輸出功率不再由逆變器104被供應(yīng)到電網(wǎng)。在正常操作期間，IOOHz (或在美國 120Hz)的紋波電流在電線410、412之間及在串聯(lián)的串623中是可檢測的，這是因為逆變器 104的電容器不會完全地阻止交流，或100/120HZ有意地通過電線410、412泄漏到串聯(lián)的串 623 中?，F(xiàn)在還參照圖6A，其更加詳細(xì)地示出轉(zhuǎn)換器605。100/120Hz泄漏通過接收器607 不斷地被監(jiān)控和檢測。僅當(dāng)接收器607感測到來自電網(wǎng)的泄漏時，接收器607提供使能信號到控制器306。當(dāng)控制器306沒有從接收器607接收到使能信號時，控制器306關(guān)閉轉(zhuǎn)換器605的功率轉(zhuǎn)換。可選地或另外地，一般為16Khz或32KHz的逆變器104的一個或更多的開關(guān)頻率可被檢測為泄漏或沿電線412、410被有意地提供到串聯(lián)的串623。接收器607被配置成檢測16/32KHZ逆變器開關(guān)功率，并且當(dāng)逆變器104在操作中時提供使能信號到控制器?，F(xiàn)在參照圖6B，示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，用于將100/120HZ上變頻到更高的頻率以便是能在接收器607中來自電網(wǎng)的泄漏的更快的檢測的簡化的方框圖。100赫茲或 100赫茲信號是被電容器631耦合的AC以去掉在串聯(lián)的串623以及電線410和412中的直流分量。100/120HZ的信號可選擇地被放大并且由全波整流器635來整流，使得IOOHz或 120Hz的單極DC紋波被實(shí)現(xiàn)。100/120HZ單極信號被分離。100/120Hz的單極紋波的一部分被轉(zhuǎn)換為方波，例如進(jìn)入比較器/數(shù)字化電路639中的。100/120HZ的單極紋波的第二部分經(jīng)歷已知的相移，例如，在相移器633中的400Hz的相移，并輸出到第二比較器/數(shù)字化電路631。兩個數(shù)字化電路639、631的兩個輸出在M)R電路633中經(jīng)歷異或，XOR電路633 在更高的頻率，例如，800Hz，輸出信號?，F(xiàn)在參照圖7，其示出在孤島效應(yīng)狀態(tài)期間用于保護(hù)的根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施方式的系統(tǒng)70。為簡單起見，分布式功率源(例如，連接到各自的功率轉(zhuǎn)換器的太陽能板201a-201d)的單個串723被示出。串聯(lián)的串723通過電線412和410輸入到逆變器704。逆變器704的輸出被連接到電網(wǎng)并供應(yīng)電功率到電網(wǎng)。逆變器704 —般地包括監(jiān)控和檢測機(jī)構(gòu)401，其監(jiān)控電網(wǎng)的一個或更多參數(shù)，例如，電壓和/或頻率。如果一個或更多的電網(wǎng)參數(shù)在規(guī)格之外表示孤島效應(yīng)狀態(tài)，那么監(jiān)控和檢測機(jī)構(gòu)401 —般關(guān)閉逆變器704 或從電網(wǎng)斷開逆變器704的連接，使得輸出功率不再由逆變器704供應(yīng)到電網(wǎng)。在正常操作期間，無線發(fā)射器703無線傳輸一信號，例如在100兆赫-10千兆赫之間?，F(xiàn)在還參照圖7A，其更加詳細(xì)地示出轉(zhuǎn)換器705。無線信號被無線接收器707接收并不斷地被無線接收器707監(jiān)控，僅當(dāng)接收器707感測到無線信號時，接收器707提供使能信號到控制器306。當(dāng)控制器306沒有從接收器707接收到使能信號時，控制器306關(guān)閉轉(zhuǎn)換器705的功率轉(zhuǎn)換。關(guān)于具體的例子描述了本發(fā)明，具體的例子是用來在所有的方面說明而不是限制。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，硬件、軟件、以及固件的許多不同的組合將適合用于實(shí)踐本發(fā)明。此外，根據(jù)說明書的描述和在此公開的發(fā)明的實(shí)踐，本發(fā)明的其它實(shí)現(xiàn)對于本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員來說將是明顯的。所描述的實(shí)施方式的不同的方面和/或不見可被單獨(dú)地或以任何組合的方式被用在服務(wù)器技術(shù)領(lǐng)域中。意圖是說明書和例子僅被考慮作為典型的示例，而本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神通過以下的權(quán)利要求被表明。
權(quán)利要求
1.一種分布式電力系統(tǒng)，包括 多個DC功率模塊，其提供DC輸出；逆變器，其耦合到所述DC功率模塊并轉(zhuǎn)換從所述DC功率模塊接收的所述DC輸出以提供輸出功率；以及保護(hù)機(jī)構(gòu)，其配置成在所述逆變器停止產(chǎn)生所述輸出功率時，中止所述DC輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式電力系統(tǒng)，其中所述逆變器被連接到電負(fù)載，并且還包括監(jiān)控機(jī)構(gòu)，其耦合到所述電負(fù)載并被配置成監(jiān)控所述電負(fù)載的至少一個電參數(shù)； 關(guān)閉機(jī)構(gòu)，其耦合到所述監(jiān)控機(jī)構(gòu)并被配置成在所述至少一個電參數(shù)在預(yù)先確定的規(guī)格之外時，使所述逆變器停止所述輸出功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式電力系統(tǒng)，其中所述DC功率模塊被耦合在至少一個串聯(lián)的串中，以及其中所述保護(hù)機(jī)構(gòu)感測在所述串聯(lián)的串中的電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式電力系統(tǒng)，還包括開關(guān)，其根據(jù)下述的配置之一被布置在所述串聯(lián)的串和所述逆變器之間 所述開關(guān)被串聯(lián)地與所述串聯(lián)的串連接并且所述保護(hù)機(jī)構(gòu)感測通過所述串聯(lián)的串的所述電流小于先前指定的最小閾值電流，或所述開關(guān)被并聯(lián)地與所述串聯(lián)的串連接并且所述保護(hù)機(jī)構(gòu)感測在所述串中的所述電流大于先前指定的最大閾值電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式電力系統(tǒng)，其中所述逆變器被連接到所述電負(fù)載，并且還包括監(jiān)控機(jī)構(gòu)，其被耦合到所述電負(fù)載并監(jiān)控所述電負(fù)載的至少一個電參數(shù)； 關(guān)閉機(jī)構(gòu)，其被耦合到所述監(jiān)控機(jī)構(gòu)，在所述至少一個電參數(shù)在預(yù)先確定的規(guī)格之外時，使所述逆變器停止所述輸出功率；信號提供機(jī)構(gòu)，其被耦合到所述逆變器，所述信號提供機(jī)構(gòu)基于所述關(guān)閉系統(tǒng)提供信號；多個接收器，其被分別耦合到所述DC功率模塊；以及多個使能機(jī)構(gòu)，其被分別耦合到所述接收器，其中所述使能機(jī)構(gòu)使所述各自的功率模塊能夠基于所述信號的存在或所述信號的不存在來供應(yīng)所述DC輸出到所述逆變器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式電力系統(tǒng)，其中所述信號為下述信號之一保持激活信號，其中基于所述保持激活信號的存在，所述使能機(jī)構(gòu)使所述各自的功率模塊能夠供應(yīng)所述輸入功率到所述逆變器；或，關(guān)閉信號，其中基于所述關(guān)閉信號的存在，所述使能機(jī)構(gòu)禁止所述各自的功率模塊并停止所述輸入功率到所述逆變器的供應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式電力系統(tǒng)，其中所述DC功率模塊被耦合在至少一個串聯(lián)的串中，以及其中所述保護(hù)機(jī)構(gòu)被配置成檢測從所述電負(fù)載到所述串聯(lián)的串的電流紋波。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分布式電力系統(tǒng)，還包括上變頻器，以自所述電負(fù)載的頻率上變頻在所述串聯(lián)的串中的所述電流紋波。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式電力系統(tǒng)，其中每個所述DC功率模塊包括耦合到各自的功率調(diào)節(jié)器的DC功率源。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式電力系統(tǒng)，其中所述信號被進(jìn)行下述之一的操作在所述串聯(lián)的串內(nèi)所述信號被主動地疊合在輸入到所述逆變器的功率上；或，通過所述信號提供機(jī)構(gòu)，所述信號無線地傳輸，且其中在所述功率模塊中的所述接收器接收所述無線傳輸?shù)男盘枴?br> 11.一種分布式電力系統(tǒng)，包括多個DC功率模塊，其提供DC輸出；逆變器，其具有耦合到所述DC功率模塊的輸入和耦合到負(fù)載的輸出，以便轉(zhuǎn)換從所述 DC功率模塊接收的輸入功率并提供輸出功率；監(jiān)控機(jī)構(gòu)，其耦合到所述負(fù)載并被配置成監(jiān)控所述負(fù)載的至少一個電參數(shù)；以及，關(guān)閉機(jī)構(gòu)，其耦合到所述監(jiān)控機(jī)構(gòu)，并被配置成在所述至少一個電參數(shù)在預(yù)先確定的規(guī)格之外時，使所述逆變器停止提供所述輸出功率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括發(fā)射器，所述發(fā)射器發(fā)送控制信號到所述多個DC功率模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括保護(hù)機(jī)構(gòu)，所述保護(hù)機(jī)構(gòu)被配置成基于所述信號中止所述的提供所述輸入功率到所述逆變器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述DC功率模塊被耦合在至少一個串聯(lián)的串中，以及其中每個所述DC功率模塊包括耦合到各自的功率調(diào)節(jié)器的DC功率源。
15.一種用于分布式電力系統(tǒng)的方法，所述分布式電力系統(tǒng)包括逆變器和多個DC功率模塊，所述逆變器具有耦合到所述DC功率模塊的輸入和耦合到負(fù)載的輸出，以便轉(zhuǎn)換從所述DC功率模塊接收的輸入功率并提供輸出功率，所述方法包括監(jiān)控所述逆變器的操作；以及當(dāng)所述逆變器停止所述輸出功率的產(chǎn)生時，中止所述輸入功率到所述逆變器的供應(yīng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述逆變器被連接到負(fù)載，并且還包括步驟(b)監(jiān)控所述負(fù)載的至少一個電參數(shù)；(c)當(dāng)所述至少一個電參數(shù)在預(yù)先確定的規(guī)格之外時，停止所述輸出功率的產(chǎn)生。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述DC功率模塊被耦合在至少一個串聯(lián)的串中，并且還包括(d)當(dāng)所述停止所述輸出功率的產(chǎn)生時，激活布置在所述串聯(lián)的串和所述逆變器之間的開關(guān)；以及(e)當(dāng)所述激活所述開關(guān)時，感測在流經(jīng)所述串聯(lián)的串的電流中的變化；以及(f)當(dāng)感測到在流經(jīng)所述串聯(lián)的串的電流中的變化時，關(guān)閉自所述模塊輸出的功率。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括步驟(d)當(dāng)所述停止所述輸出功率的產(chǎn)生時，提供信號到所述功率模塊；(e)在所述功率模塊處接收所述信號；以及(f)使所述功率模塊能夠基于所述信號的存在或所述信號的不存在供應(yīng)所述輸入功率到所述逆變器。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括步驟(d)檢測自所述負(fù)載的在所述串聯(lián)的串中的紋波電流；(e)基于所述紋波電流，使所述功率模塊能夠供應(yīng)所述輸入功率到所述逆變器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述提供信號包括下述項之從所述逆變器提供所述信號或從來自所述逆變器的輸出功率提供所述信號； 主動地疊合所述信號在輸入到所述逆變器的功率上；或， 無線地傳輸所述信號作為無線傳輸?shù)男盘枴?br> 全文摘要
一種在分布式電力系統(tǒng)中的保護(hù)方法，分布式電力系統(tǒng)包括DC功率源和包括耦合到DC功率源的輸入的多個功率模塊。功率模塊包括輸出，其與一個或多個其它功率模塊串聯(lián)耦合以形成串聯(lián)的串。逆變器被耦合到串聯(lián)的串。逆變器轉(zhuǎn)換從串輸入的功率并產(chǎn)生輸出功率。當(dāng)逆變器停止產(chǎn)生輸出功率時，每個功率模塊被關(guān)閉并且因此輸入到逆變器的功率被中止。
文檔編號H02H3/087GK102239618SQ200880132210
公開日2011年11月9日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者A·菲謝爾夫, G·塞拉, L·漢德爾斯曼, M·蓋茲特, M·阿德斯特, Y·戈林 申請人:太陽能安吉科技有限公司