本發(fā)明涉及一種具有備用逆變器(Backup Inverter)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，特別是一種易于啟用備用逆變器的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，該太陽能發(fā)電系統(tǒng)具有N個太陽能板、N個逆變器及至少一備用逆變器，當各逆變器正常運作時，各太陽能板供電至各逆變器；當?shù)赬個逆變器故障時，第X個太陽能板供電至該備用逆變器。

背景技術(shù)：
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現(xiàn)有技術(shù)(一)如美國公告第US8004117號專利，所公開的技術(shù)是：每一個太陽能板(101)可以連接一個獨立且單獨使用的交流電模塊(109)，每一個交流電模塊(109)具有一逆變器(114)。惟，現(xiàn)有技術(shù)(一)不具有啟用備用逆變器的功能，當任一逆變器(114)發(fā)生故障時，中斷發(fā)電的時間較長。再者，現(xiàn)有技術(shù)(一)不適用于大型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，因為大型逆變器備品的運輸不易，且大型逆變器備品需要多人搬運，需要較高的運輸成本及較多的維修人力。

現(xiàn)有技術(shù)(二)如美國公告第US8994218號專利，所公開的技術(shù)是：復(fù)數(shù)太陽能板(11-16)連接在一主備用迷你逆變器(Master redundant Mini-Inverter 100)，復(fù)數(shù)太陽能板(21-26)連接在一離網(wǎng)備用迷你逆變器(off-grid redundant Mini-Inverter 102)。惟，現(xiàn)有技術(shù)(二)是運用在離網(wǎng)(off-grid)及迷你逆變器(Mini-Inverter)的領(lǐng)域，而不是運用在連接公用電網(wǎng)(Utility Grid)及一般逆變器的領(lǐng)域。因此，現(xiàn)有技術(shù)(二)不適用于大型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，亦不能解決更換大型逆變器備品的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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對于以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷及改進的需求，本發(fā)明目的在于，提供一種具有備用逆變器的太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括復(fù)數(shù)控制箱、復(fù)數(shù)太陽能板、復(fù)數(shù)逆變器、至少一備用逆變器、至少一AC(Alternating Current)接線箱及資料收集器(Data Logger)；各控制箱具有一開關(guān)組，各太陽能板與各逆變器電性連接于各控制箱，該備用逆變器并聯(lián)于各控制箱，該備用逆變器與復(fù)數(shù)逆變器并聯(lián)于該AC接線箱，該數(shù)據(jù)收集器通訊連接復(fù)數(shù) 控制箱、復(fù)數(shù)逆變器及該備用逆變器；當各逆變器正常運作時，各開關(guān)組切換至主通路，各太陽能板經(jīng)由各DC輸入介面與各DC主輸出介面供電至各逆變器；當?shù)赬個逆變器故障時，第X個開關(guān)組切換至備用通路，第X個太陽能板經(jīng)由第X個DC輸入介面與第X個DC備用輸出介面供電至該備用逆變器。

對于以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷及改進的需求，本發(fā)明另一目的在于，提供一種具有備用逆變器的太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括一控制箱、復(fù)數(shù)太陽能板、復(fù)數(shù)逆變器、至少一備用逆變器及至少一AC接線箱；該控制箱具有復(fù)數(shù)輸入端子、復(fù)數(shù)輸出端子及至少一備用端子，各太陽能板以一輸入線纜連接各輸入端子，各逆變器以一輸出線纜連接各輸出端子，該備用逆變器以一備用線纜連接該備用端子；至少一AC接線箱，該備用逆變器與復(fù)數(shù)逆變器并聯(lián)于該AC接線箱；其中各輸入端子電性連接于各輸出端子，當各逆變器正常運作時，各輸入線纜與各輸出線纜形成主通路，各太陽能板經(jīng)由各輸出端子供電至各逆變器；當?shù)赬個逆變器故障時，第X個輸出線纜以人工方式變更連接該備用端子，第X個輸出線纜與該備用線纜形成備用通路，第X個太陽能板經(jīng)由該備用端子供電至該備用逆變器。

本發(fā)明所具有的有益效果(一)在于，本發(fā)明系統(tǒng)可以節(jié)省更換逆變器備品的時間且減少發(fā)電中斷的時間，因此，可以提高實際發(fā)電的時間而改善發(fā)電效益。

本發(fā)明所具有的有益效果(二)在于，本發(fā)明系統(tǒng)在故障時仍持續(xù)發(fā)電，因此，本發(fā)明系統(tǒng)可以依照人力排班進行維修，且本發(fā)明系統(tǒng)的案場可以分布在較廣的區(qū)域。

本發(fā)明所具有的有益效果(三)在于，本發(fā)明系統(tǒng)在故障時有充裕的時間等待維修，因此，業(yè)者可以規(guī)劃每一工作日的維修路徑，大幅降低運輸逆變器的成本，適用于大型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，以解決更換大型逆變器備品的問題。

本發(fā)明的特征、技術(shù)手段、具體功能、以及具體的實施例，繼以圖式、圖號詳細說明如后。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明較佳實施例的立體示意圖。

圖2是本發(fā)明較佳實施例正常運作的功能方塊圖。

圖3是本發(fā)明較佳實施例啟用備用逆變器的功能方塊圖。

圖4是本發(fā)明較佳實施例與現(xiàn)有系統(tǒng)的時間軸圖表。

圖5是本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程圖。

圖6是本發(fā)明系統(tǒng)故障訊息的示意圖。

圖7是本發(fā)明系統(tǒng)的另一操作流程圖。

圖8是本發(fā)明第二實施例正常運作的功能方塊圖。

圖9是本發(fā)明第二實施例啟用備用逆變器的功能方塊圖。

圖10是本發(fā)明第三實施例的立體示意圖。

圖11是本發(fā)明第三實施例正常運作的功能方塊圖。

圖12是本發(fā)明第三實施例啟用備用逆變器的功能方塊圖。

圖13是本發(fā)明第四實施例正常運作的功能方塊圖。

圖14是本發(fā)明第四實施例啟用備用逆變器的功能方塊圖。

圖15是本發(fā)明第五實施例的立體示意圖。

圖16是本發(fā)明第五實施例正常運作的功能方塊圖。

圖17是本發(fā)明第五實施例啟用備用逆變器的功能方塊圖。

具體實施方式：

請參閱圖1至圖3所示，在較佳實施例中，本發(fā)明系統(tǒng)包括復(fù)數(shù)控制箱101-10N、復(fù)數(shù)太陽能板21-2N、復(fù)數(shù)逆變器31-3N、至少一備用逆變器3R、至少一AC(Alternating Current)接線箱40、資料收集器(Data Logger)50及復(fù)數(shù)開關(guān)組61-6N；復(fù)數(shù)開關(guān)組61-6N各別設(shè)置于復(fù)數(shù)控制箱101-10N內(nèi)，各太陽能板21-2N電性連接于各控制箱101-10N的一DC(Direct Current)輸入介面12，各逆變器31-3N電性連接于各控制箱101-10N的一DC主輸出介面13，備用逆變器3R并聯(lián)于各控制箱101-10N的一DC備用輸出介面15，備用逆變器3R與復(fù)數(shù)逆變器31-3N并聯(lián)于AC接線箱40，AC接線箱40可連接至公用電網(wǎng)(Utility Grid)41，數(shù)據(jù)收集器50(例如但不限于RS485數(shù)據(jù)收集器)通訊連接復(fù)數(shù)控制箱101-10N、復(fù)數(shù)逆變器31-3N及備用逆變器3R；其中各控制箱101-10N具有一處理器14(例如：Microcontroller Unit；MCU)，當各逆變器31-3N正常運作時，各處理器14可控制各開關(guān)組61-6N切換至主通路(初始狀態(tài)如圖2所示)，各太陽能板21-2N經(jīng)由各DC輸入介面12與各DC主輸出介面13供電至各逆變器31-3N；若第1個逆變器31故障時，則第1個控制箱101的處理器14可控制第1個開關(guān)組61切換至備用通路(備用狀態(tài)如圖3所示)，第1個太陽能板21經(jīng)由第1個控制箱101的DC輸入介面12與第1個控制箱101的DC備用輸出介面15供電至備用逆變器3R，藉以減少第1個太陽能板21中斷發(fā)電的 時間。以此類推，若第N個逆變器3N故障時，則第N個控制箱10N的處理器14可控制第N個開關(guān)組6N切換至備用通路(備用狀態(tài))，第N個太陽能板2N經(jīng)由第N個控制箱10N的DC輸入介面12與第N個控制箱10N的DC備用輸出介面15供電至備用逆變器3R，藉以減少第N個太陽能板2N中斷發(fā)電的時間。

列舉說明各開關(guān)組61-6N的實施方式如后：各開關(guān)組61-6N具有兩組接點，第一組接點為接點a、接點b及接點c，第二組接點為接點d、接點e及接點f，當各開關(guān)組61-6N切換至主通路時，各接點a電性連接于各接點b，使各太陽能板21-2N的正極可連接各逆變器31-3N的正極，各接點d電性連接于各接點e，使各太陽能板21-2N的負極可連接各逆變器31-3N的負極；當?shù)?個開關(guān)組61切換至備用通路時，第1個開關(guān)組的接點a電性連接于第1個開關(guān)組的接點c，使第1個太陽能板21的正極可連接備用逆變器3R的正極，第1個開關(guān)組的接點d電性連接于第1個開關(guān)組的接點f，使第1個太陽能板21的負極可連接備用逆變器3R的負極(如圖3所示)；其中各接點a經(jīng)由各DC輸入介面12連接各太陽能板21-2N的正極，各接點b經(jīng)由各DC主輸出介面13連接各逆變器31-3N的正極，各接點c經(jīng)由各DC備用輸出介面15并聯(lián)備用逆變器3R的正極，各接點d經(jīng)由各DC輸入介面12連接各太陽能板21-2N的負極，各接點e經(jīng)由各DC主輸出介面13連接各逆變器31-3N的負極，各接點f經(jīng)由各DC備用輸出介面15并聯(lián)備用逆變器3R的負極，各處理器14與各開關(guān)組61-6N中間設(shè)有一驅(qū)動器16，各處理器14電性連接各驅(qū)動器16，各驅(qū)動器16電性連接各開關(guān)組61-6N，藉以控制各開關(guān)組61-6N。

列舉說明數(shù)據(jù)收集器50的通訊連接方式如后：數(shù)據(jù)收集器50具有第一通訊端口51，數(shù)據(jù)收集器50藉由第一通訊端口51可依序串接第1個逆變器31、第1個控制箱101、第2個逆變器32、第2個控制箱102、第N個逆變器3N、第N個控制箱10N及備用逆變器3R。

請參閱圖4所示，在習(xí)知系統(tǒng)的時間軸圖表71中，中斷發(fā)電的時間等于進行維修的時間，而習(xí)知的維修需要花費較多時間，因此，大幅減少實際發(fā)電的時間。在本發(fā)明系統(tǒng)的時間軸圖表72中，本發(fā)明系統(tǒng)易于啟用備用逆變器，中斷發(fā)電的時間等于切換通路的時間，中斷發(fā)電的時間極少，因此，大幅提高實際發(fā)電的時間。再者，本發(fā)明系統(tǒng)在故障時仍持續(xù)發(fā)電，因此，本發(fā)明系統(tǒng)可以依照人力排班進行維修，且本發(fā)明系統(tǒng)的案場可以分布在較廣的區(qū)域。此外，本發(fā)明系統(tǒng)在故障時有充裕的時間等待維修，因此，業(yè)者可以規(guī)劃每一工作日的維修路徑，以降低運輸逆變器的成本。

請參閱圖5、圖6及圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程包括：步驟S1，數(shù)據(jù)收集器50與各逆變器31-3N的控制箱101-10N尋址，接續(xù)下一步驟；步驟S2，數(shù)據(jù)收集器50收集各逆變器31-3N的使用狀態(tài)，接續(xù)下一步驟；步驟S3，資料收集器50判斷第X個逆變器發(fā)生故障，若判斷為是，則執(zhí)行下一步驟，若判斷為否，則返回步驟S2；步驟S4，數(shù)據(jù)收集器50經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)55發(fā)送故障訊息給系統(tǒng)管理端(圖未出示)，例如：一電子郵件56或一簡訊；其中故障訊息的內(nèi)容57可選自案場、逆變器群組、逆變器名稱、逆變器編號、線別、事件時間、類別、狀態(tài)、錯誤碼或錯誤訊息。再者，本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程可包括步驟S5，該系統(tǒng)管理端可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)55發(fā)送切換命令給數(shù)據(jù)收集器50，以控制第X個逆變器的控制箱切換連接至備用逆變器3R。

請參閱圖7及圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程包括：步驟S1，數(shù)據(jù)收集器50與各逆變器31-3N的控制箱101-10N尋址，接續(xù)下一步驟；步驟S2a，各控制箱101-10N定期尋問所對應(yīng)的各逆變器31-3N是否發(fā)生故障；步驟S3a，第X個控制箱判斷第X個逆變器發(fā)生故障，若判斷為是，則執(zhí)行下一步驟，若判斷為否，則返回步驟S2a；步驟S4a，第X個控制箱切換連接至備用逆變器3R。再者，本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程可包括步驟S5a，第X個控制箱通知其它控制箱不可再執(zhí)行切換，例如：在通訊協(xié)議中具有一狀態(tài)區(qū)域(顯示主通路/備用通路)，藉以通知其它控制箱。

請參閱圖8、圖9及圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)的第二實施例與較佳實施例大致相同，兩者的差異處僅在于：各開關(guān)組61-6N具有兩組接點，第一組接點為接點a、接點b、接點g及接點h，第二組接點為接點d、接點e、接點i及接點j，當各逆變器31-3N正常運作時，各控制箱101-10N的處理器14可控制各開關(guān)組61-6N切換至主通路(初始狀態(tài)如圖8所示)，各接點a電性連接于各接點b，使各太陽能板21-2N的正極可連接各逆變器31-3N的正極，各接點g電性連接于各接點h，使各太陽能板21-2N的負極可連接各逆變器31-3N的負極，各太陽能板21-2N經(jīng)由各DC輸入介面12與各DC主輸出介面13供電至各逆變器31-3N；當?shù)?個逆變器31故障時，第1個控制箱101的處理器14可控制第1個開關(guān)組61切換至備用通路(備用狀態(tài)如圖9所示)，第1個開關(guān)組61的接點d電性連接于第1個開關(guān)組61的接點e，使第1個太陽能板21的正極可連接備用逆變器3R的正極，第1個開關(guān)組61的接點i電性連接于第1個開關(guān)組61的接點j，使第1個太陽能板21的負極可連接備用逆變器3R的負極，第1個太陽能板21經(jīng)由第1個DC輸入介面12與第1個DC備用輸出介面15供電至備用逆變器3R。

列舉說明第二實施例的各開關(guān)組61-6N的實施方式如后：各接點a并聯(lián)各接點d，各接點a與各接點d經(jīng)由各DC輸入介面12連接各太陽能板21-2N的正極，各接點b經(jīng)由各DC主輸出介面13連接各逆變器31-3N的正極，各接點e經(jīng)由各DC備用輸出介面15并聯(lián)備用逆變器3R的正極，各接點g并聯(lián)各接點i，各接點g與各接點i經(jīng)由各DC輸入介面12連接各太陽能板21-2N的負極，各接點h經(jīng)由各DC主輸出介面13連接各逆變器31-3N的負極，各接點j經(jīng)由各DC備用輸出介面15并聯(lián)備用逆變器3R的負極，各處理器14與各開關(guān)組61-6N中間設(shè)有一驅(qū)動器16，各處理器14電性連接各驅(qū)動器16，各驅(qū)動器16電性連接各開關(guān)組61-6N，藉以控制各開關(guān)組61-6N。

請參閱圖10至圖12所示，本發(fā)明系統(tǒng)的第三實施例與較佳實施例大致相同，兩者的差異處僅在于：數(shù)據(jù)收集器50的第一通訊51端口依序串接復(fù)數(shù)逆變器31-3N及備用逆變器3R，資料收集器50的第二通訊端口52依序串接復(fù)數(shù)控制箱101-10N；當各逆變器31-3N正常運作時，各處理器14可控制各開關(guān)組61-6N切換至主通路(初始狀態(tài)如圖11所示)；若第1個逆變器31故障時，則第1個控制箱101的處理器14可控制第1個開關(guān)組61切換至備用通路(備用狀態(tài)如圖12所示)，以此類推；其中各開關(guān)組61-6N的實施方式請參考較佳實施例的說明。

請參閱圖13、圖14及圖10所示，本發(fā)明系統(tǒng)的第四實施例與第二實施例大致相同，兩者的差異處僅在于：數(shù)據(jù)收集器50的第一通訊51端口依序串接復(fù)數(shù)逆變器31-3N及備用逆變器3R，資料收集器50的第二通訊端口52依序串接復(fù)數(shù)控制箱101-10N；當各逆變器31-3N正常運作時，各處理器14可控制各開關(guān)組61-6N切換至主通路(初始狀態(tài)如圖13所示)；若第1個逆變器31故障時，則第1個控制箱101的處理器14可控制第1個開關(guān)組61切換至備用通路(備用狀態(tài)如圖14所示)，以此類推；其中各開關(guān)組61-6N的實施方式請參考第二實施例的說明。

請參閱圖15至圖17所示，在第五實施例中，本發(fā)明系統(tǒng)包括控制箱80、復(fù)數(shù)太陽能板21-2N、復(fù)數(shù)逆變器31-3N、至少一備用逆變器3R及至少一AC接線箱40；控制箱80具有復(fù)數(shù)輸入端子81、復(fù)數(shù)輸出端子82及至少一備用端子83，復(fù)數(shù)太陽能板21-2N以復(fù)數(shù)輸入線纜C1-CN各別連接復(fù)數(shù)輸入端子81，復(fù)數(shù)逆變器31-3N以復(fù)數(shù)輸出線纜W1-WN連接復(fù)數(shù)輸出端子82，備用逆變器3R以一備用線纜R3連接備用端子83，備用逆變器3R與復(fù)數(shù)逆變器31-3N并聯(lián)于AC接線箱40，AC接線箱40可連接至公用電網(wǎng)41；其中各輸入端子81電性連 接于各輸出端子82，當各逆變器31-3N正常運作時，各輸入線纜C1-CN與各輸出線纜W1-WN形成主通路(初始狀態(tài)如圖16所示)，各太陽能板21-2N經(jīng)由各輸出端子82供電至各逆變器31-3N；當?shù)?個逆變器31故障時，第1個輸出線纜W1以人工方式變更連接備用端子83(例如由巡視案場的人員以人工方式變更連接備用端子83)，第1個輸出線纜W1與備用線纜R3形成備用通路(備用狀態(tài)如圖17所示)，第1個太陽能板21經(jīng)由備用端子83供電至備用逆變器3R，以此類推。

列舉說明各輸入端子81與各輸出端子82的實施方式如后：各輸入端子81與各輸出端子82中間可設(shè)有一DC保險絲(DC Fuse)85及一突波吸收器(Surge arrester)86。

列舉說明第五實施例的復(fù)數(shù)逆變器31-3N的管理方式如后：本發(fā)明系統(tǒng)進一步包括數(shù)據(jù)收集器50，數(shù)據(jù)收集器50的第一通訊端口51依序串接復(fù)數(shù)逆變器31-3N及備用逆變器3R，資料收集器50可收集各逆變器31-3N的使用狀態(tài)，當數(shù)據(jù)收集器50判斷第X個逆變器發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)收集器50經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)55發(fā)送故障訊息給系統(tǒng)管理端(圖未出示)，故障訊息可選自一電子郵件56或一簡訊(請參閱圖6所示)，故障訊息的內(nèi)容57可選自案場、逆變器群組、逆變器名稱、逆變器編號、線別、事件時間、類別、狀態(tài)、錯誤碼或錯誤訊息。