本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2013年1月30日，申請(qǐng)?zhí)枮?01310035221.8，發(fā)明名稱為“光伏板電路”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本公開的方面涉及分布式電力系統(tǒng)，特別是用于集成有光伏板或附接到光伏板的電路。

背景技術(shù)：

常規(guī)光伏分布式能量收集系統(tǒng)的多個(gè)光伏板互連，并連接到逆變器。各種環(huán)境和操作條件影響光伏板的功率輸出。例如，入射太陽能、環(huán)境溫度和其它因素影響從每個(gè)光伏板提取的功率。根據(jù)所使用的板的數(shù)量和類型，所提取的功率可從一個(gè)板到另一個(gè)板在電壓和電流方面變化很大。溫度、太陽輻照度和來自近處物體例如樹或遠(yuǎn)處物體例如云的遮蔽的變化可引起功率損耗。所有者和甚至專業(yè)安裝者可能發(fā)現(xiàn)很難驗(yàn)證系統(tǒng)的正確操作。隨著時(shí)間的變化，更多的因素例如老化、灰塵和污垢聚集以及光伏板劣化影響太陽能光伏分布式電力系統(tǒng)的性能。

在逆變器處收集的數(shù)據(jù)可能不足以提供系統(tǒng)的操作的正確監(jiān)測(cè)。此外，當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)歷功率損耗時(shí)，期望確定它是由于環(huán)境條件還是由于太陽能分布式電力系統(tǒng)的部件的故障和/或維護(hù)不佳。此外，期望容易地定位可能是功率損耗的原因的任何特定的太陽電池板。然而，從每個(gè)電池板收集信息需要與中央數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的通信的裝置。期望控制數(shù)據(jù)傳輸以避免傳輸沖突并確定數(shù)據(jù)的每個(gè)發(fā)送者。這樣的要求可能最容易使用雙工傳輸方法來實(shí)現(xiàn)。然而，雙工傳輸方法需要額外的傳輸線，并使系統(tǒng)復(fù)雜。另一方面，單向傳輸可能有沖突的傾向，并更難以比較從各種源傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。由于這樣的系統(tǒng)的功率輸出的廣泛的變化性以及影響功率輸出的各種各樣的環(huán)境條件，來自總系統(tǒng)的輸出參數(shù)可能不足以驗(yàn)證太陽能電池陣列是否工作在峰值功率產(chǎn)生狀態(tài)。局部干擾例如有錯(cuò)誤的安裝、不正確的維護(hù)、可靠性問題和障礙可能引起局部功率損耗，其可能難以從總監(jiān)測(cè)參數(shù)探測(cè)到。

電弧形成可能對(duì)電力分布系統(tǒng)和電子設(shè)備有不利影響。電弧形成可出現(xiàn)在開關(guān)、斷路器、繼電器觸點(diǎn)、保險(xiǎn)絲和不良電纜封端中。當(dāng)電路被切斷或壞的連接出現(xiàn)在連接器中時(shí)，電弧放電可橫跨連接的觸頭兩端而形成。電弧放電是產(chǎn)生正在進(jìn)行的等離子體放電的氣體的電擊穿，等離子體放電從流經(jīng)通常不導(dǎo)電的介質(zhì)例如空氣的電流產(chǎn)生。在斷開開始時(shí)，在兩個(gè)觸頭之間的分隔距離非常小。作為結(jié)果，在觸頭之間的氣隙兩端的電壓以每毫米電壓為單位產(chǎn)生非常大的電場(chǎng)。這個(gè)大的電場(chǎng)引起在斷路的兩側(cè)之間的電弧的點(diǎn)火。如果電路具有足夠的電流和電壓來維持電弧，則電弧可能引起對(duì)設(shè)備的損壞，例如導(dǎo)體的熔化、絕緣的破壞、以及火災(zāi)。交流(ac)電力系統(tǒng)的零交叉可能使電弧不重新點(diǎn)火。由于dc電力系統(tǒng)中的零交叉的缺乏，直流系統(tǒng)可能比ac系統(tǒng)更容易形成電弧。

在光伏電力系統(tǒng)和國(guó)家電氣規(guī)范中，所提議的實(shí)踐是：條款690-18要求提供禁用pv陣列的部分或整個(gè)pv陣列的機(jī)制。接地故障探測(cè)、中斷和陣列禁用設(shè)備可根據(jù)特定的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)下面的行動(dòng)：感測(cè)超過規(guī)定值的接地故障電流，中斷或顯著減少故障電流，斷開陣列和負(fù)載之間的電路，使陣列或子陣列短路。

根據(jù)iee布線規(guī)范(bs7671:2008)，用于由于接地故障電流而引起的斷開的直流(dc)光伏側(cè)上的剩余電流設(shè)備(rcd)類型ii設(shè)備參照規(guī)范712.412。

基于光伏板的電力生成系統(tǒng)的使用從環(huán)境觀點(diǎn)看是有吸引力的。然而，光伏板的成本及其盜竊的相對(duì)容易可能限制其在電力生成系統(tǒng)中的采用。

因此，需要具有可集成或集成有提供包括下列項(xiàng)的特征的光伏板的電路，或有這樣的電路將是有利的：光伏板的監(jiān)測(cè)，接地故障探測(cè)和消除，電弧探測(cè)和消除，防盜和安全操作模式，同時(shí)在電路中維持最少數(shù)量的部件以降低成本并增加可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

公開了各種電路，其集成或可集成有光伏板，以向光伏板提供內(nèi)置功能，其包括安全特征例如電弧探測(cè)和消除、接地故障探測(cè)和消除、反向電流保護(hù)、光伏板的性能的監(jiān)測(cè)、所監(jiān)測(cè)的參數(shù)的傳輸和光伏板的防盜。電路可避免功率轉(zhuǎn)換，例如dc/dc功率轉(zhuǎn)換，可避免執(zhí)行最大功率跟蹤以包括最少數(shù)量的部件并從而增大整體可靠性。

根據(jù)本發(fā)明的特征，提供了光伏板的電路。該電路可包括可附接到光伏板的輸入端子、輸出端子和控制器。開關(guān)可操作地連接在輸入端子和輸出端子之間，以及控制端子操作地連接到控制器。開關(guān)在閉合時(shí)可提供到輸出端子的、用于可由光伏板產(chǎn)生的直流的低阻抗直流路徑。該電路可包括多個(gè)輸入端子和多個(gè)輸出端子、高電壓輸入和輸出端子以及可以或可以不是地電位的低電壓輸入和輸出端子。該電路還可包括可連接在輸出端子兩端的輸出旁路電路。該旁路電路可操作來繞過開關(guān)和光伏板來旁路電流。該電路可避免在輸入端子和輸出端子之間的功率、電壓和電流轉(zhuǎn)換。該電路還可包括操作地附接到控制器的至少一個(gè)傳感器。傳感器可配置成測(cè)量至少一個(gè)參數(shù)，例如通過輸入端子的電流、輸入端子處的電壓、通過輸出端子的電流或在輸入端子處的電壓。發(fā)送器可操作地附接到控制器。發(fā)送器可操作來發(fā)送至少一個(gè)參數(shù)。該電路還可包括到光伏板的永久附接件。

該電路可包括操作地連接到或集成有控制器的至少兩個(gè)模塊或至少三個(gè)模塊，所述模塊選自盜竊探測(cè)模塊、電弧消除模塊、接地故障探測(cè)模塊和/或安全模塊。盜竊探測(cè)模塊可操作來探測(cè)光伏板的潛在盜竊，并將控制器配置成響應(yīng)于探測(cè)到潛在盜竊而啟動(dòng)開關(guān)并使光伏板從輸出端子斷開。

電弧消除模塊可操作來探測(cè)在光伏板或電路內(nèi)或附近的電弧?？刂破骺膳渲贸身憫?yīng)于探測(cè)到電弧而啟動(dòng)開關(guān)并使光伏板從輸出端子斷開。接地故障探測(cè)模塊可操作來探測(cè)在該電路或光伏板內(nèi)的接地故障?？刂破骺膳渲贸身憫?yīng)于探測(cè)到接地故障而啟動(dòng)開關(guān)并使光伏板從輸出端子斷開。對(duì)于安全模塊，控制器可配置成啟動(dòng)開關(guān)以選擇安全操作模式來在輸出端子上產(chǎn)生安全的限制輸出功率，或選擇正常操作模式以從光伏板產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上最大輸出功率。

該電路還可包括可操作來監(jiān)測(cè)光伏板的性能的監(jiān)測(cè)模塊。監(jiān)測(cè)模塊可操作來探測(cè)過電流、過電壓或過溫度中的至少一個(gè)條件?？刂破骺膳渲贸身憫?yīng)于所述至少一個(gè)條件而啟動(dòng)開關(guān)。

根據(jù)本發(fā)明的特征，提供了光伏板的電路。該電路可包括可附接到光伏板的輸入端子、輸出端子和控制器。開關(guān)可操作地連接在輸入端子和輸出端子之間。開關(guān)可包括操作地連接到控制器的控制端子。開關(guān)可包括單極開關(guān)，其第一極連接到輸入端子中的至少一個(gè)，第二極連接到輸出端子中的至少一個(gè)，以及控制端子操作地連接到控制器。該電路還可包括可連接在輸入端子兩端的輸入旁路電路。該旁路電路可操作來使電流繞過光伏板。該電路還可包括可連接在輸出端子兩端的輸出旁路電路。該旁路電路可操作來繞過開關(guān)和光伏板來旁路電流。開關(guān)在閉合時(shí)可提供在光伏板到輸出端子之間的直流的低阻抗路徑。

該電路可避免在輸入端子和輸出端子之間的功率轉(zhuǎn)換。該電路還可包括直流(dc)到dc功率轉(zhuǎn)換器以執(zhí)行輸入端子和輸出端子之間的功率轉(zhuǎn)換。功率轉(zhuǎn)換器可以是降壓電壓、升壓電路、降壓加上升壓電路、cuk轉(zhuǎn)換器或降壓-升壓電路。

該電路可包括可操作地連接到控制器或集成有控制器的至少兩個(gè)模塊或至少三個(gè)模塊，包括監(jiān)測(cè)模塊、盜竊探測(cè)模塊、電弧消除模塊和/或接地故障探測(cè)模塊。監(jiān)測(cè)模塊可操作來監(jiān)測(cè)光伏板的性能。監(jiān)測(cè)模塊可操作來探測(cè)至少一個(gè)條件，例如過額定電流、欠額定電流、過額定電壓、欠額定電壓、過額定溫度和欠額定溫度。控制器可配置成響應(yīng)于所述至少一個(gè)條件來啟動(dòng)開關(guān)。監(jiān)測(cè)模塊可操作來監(jiān)測(cè)電路的性能。盜竊探測(cè)模塊可操作來探測(cè)光伏板的潛在盜竊?？刂破骺膳渲贸身憫?yīng)于探測(cè)到潛在盜竊而啟動(dòng)開關(guān)并使光伏板從輸出端子斷開。電弧消除模塊可操作來探測(cè)在光伏板內(nèi)或附近的電弧形成。控制器可配置成響應(yīng)于電弧探測(cè)而啟動(dòng)開關(guān)并使光伏板從輸出端子斷開。接地故障探測(cè)模塊可操作來探測(cè)在接線盒內(nèi)或光伏板附近的接地故障。控制器可配置成響應(yīng)于接地故障探測(cè)而啟動(dòng)開關(guān)并使光伏板從輸出端子斷開。

該電路還可包括操作地連接到控制器的安全模塊?？刂破骺膳渲贸蓡?dòng)開關(guān)以選擇安全操作模式來在輸出端子上產(chǎn)生安全工作輸出功率，或選擇正常操作模式以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上最大輸出功率。

根據(jù)本發(fā)明的特征，提供了在光伏太陽能收集系統(tǒng)中可執(zhí)行的方法。該方法由集成或可集成有光伏板以形成光伏模塊的電路執(zhí)行。該電路具有輸入端子和輸出端子。該電路可包括適合于并行地監(jiān)測(cè)多種類型故障的控制器?？刂破鬟m合于控制連接在輸入端子和輸出端子之間的至少一個(gè)開關(guān)，以在探測(cè)到多個(gè)故障中的至少一個(gè)時(shí)啟動(dòng)開關(guān)，并從而使光伏板從輸出端子中的至少一個(gè)斷開，以及繞過輸出端子?？刂破魉O(jiān)測(cè)的故障可包括：電弧、潛在的盜竊、接地故障或監(jiān)測(cè)參數(shù)故障。電弧的探測(cè)可以在光伏模塊中或光伏模塊附近。光伏板從至少一個(gè)輸出端子斷開可以響應(yīng)于消除電弧。光伏模塊的潛在盜竊和光伏模塊從至少一個(gè)輸出端子斷開可能使光伏模塊在光伏太陽能收集系統(tǒng)之外不可操作。接地故障的探測(cè)和作為響應(yīng)，光伏板從輸出端子的斷開可消除接地故障。所探測(cè)的監(jiān)測(cè)參數(shù)故障可以是電壓、電流和/或溫度。監(jiān)測(cè)參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)可以在以前規(guī)定的值范圍之外，沒有根據(jù)規(guī)范運(yùn)轉(zhuǎn)的光伏板被斷開，且輸出端子被繞過。

本申請(qǐng)還涉及以下內(nèi)容：

1)一種光伏板的電路，所述電路包括：

多個(gè)輸入端子，其可附接到所述光伏板；

多個(gè)輸出端子；

控制器；

開關(guān)，其操作地連接在所述輸入端子之一和所述輸出端子之一之間，其中所述開關(guān)包括操作地連接到所述控制器的控制端子；

輸出旁路電路，其可橫跨所述輸出端子連接，其中所述輸出旁路電路可操作來繞過所述開關(guān)和所述光伏板來旁路電流；以及

至少兩個(gè)模塊，其操作地連接到所述控制器，其中所述至少兩個(gè)模塊選自下列項(xiàng)所組成的組：

監(jiān)測(cè)模塊，其可操作來監(jiān)測(cè)所述光伏板的性能；

盜竊探測(cè)模塊，其可操作來探測(cè)對(duì)所述光伏板的盜竊，其中所述控制器配置成響應(yīng)于所述盜竊探測(cè)而啟動(dòng)所述開關(guān)并使所述光伏板從所述輸出端子斷開；

電弧消除模塊，其可操作來探測(cè)在所述光伏板或所述電路內(nèi)或附近的電弧，其中所述控制器配置成響應(yīng)于探測(cè)到所述電弧而啟動(dòng)所述開關(guān)并使所述光伏板從所述輸出端子斷開；

接地故障探測(cè)模塊，其可操作來探測(cè)所述電路或所述光伏板內(nèi)的接地故障，其中所述控制器配置成響應(yīng)于探測(cè)到所述接地故障而啟動(dòng)所述開關(guān)并使所述光伏板從所述輸出端子斷開；以及

安全模塊，其中所述控制器配置成啟動(dòng)所述開關(guān)以選擇安全操作模式來在所述輸出端子上產(chǎn)生安全的限制輸出功率，或選擇正常操作模式以從所述光伏板產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上最大的輸出功率。

2)如項(xiàng)1)所述的電路，其中所述電路包括從操作地連接到所述控制器的所述組選擇的所述模塊中的至少三個(gè)模塊。

3)如項(xiàng)1)所述的電路，其中所述監(jiān)測(cè)模塊可操作來探測(cè)從由過電流、欠電流、過電壓、欠電壓和過溫度所組成的組選擇的至少一個(gè)條件，其中所述控制器配置成響應(yīng)于所述至少一個(gè)條件而啟動(dòng)所述開關(guān)。

4)如項(xiàng)1)所述的電路，其中所述電路避免在所述輸入端子和所述輸出端子之間的功率、電壓和電流轉(zhuǎn)換。

5)如項(xiàng)1)所述的電路，其中所述開關(guān)在閉合時(shí)提供到所述輸出端子的、用于可由所述光伏板產(chǎn)生的直流電流的低阻抗直流路徑。

6)如項(xiàng)1)所述的電路，還包括：

至少一個(gè)傳感器，其操作地附接到所述控制器，其中所述至少一個(gè)傳感器配置成測(cè)量從由通過所述輸入端子的電流、在所述輸入端子處的電壓、通過所述輸出端子的電流、在所述輸出端子處的電壓所組成的組選擇的至少一個(gè)參數(shù)；以及

發(fā)送器，其操作地附接到所述控制器，其中所述發(fā)送器可操作來發(fā)送所述至少一個(gè)參數(shù)。

7)如項(xiàng)1)所述的電路，還包括到所述光伏板的永久附接件。

8)如項(xiàng)1)所述的電路，其中所述開關(guān)包括單極開關(guān)，該單極開關(guān)具有：

第一極，其連接到所述輸入端子中的至少一個(gè)；以及

第二極，其連接到所述輸出端子中的至少一個(gè)。

9)如項(xiàng)1)所述的電路，所述電路還包括：

輸入旁路電路，其可橫跨所述輸入端子連接，其中所述輸入旁路電路可操作來繞過所述光伏板來旁路電流。

10)如項(xiàng)1)所述的電路，其中所述電路包括直流(dc)到dc功率轉(zhuǎn)換器，以在所述輸入端子和所述輸出端子之間執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換。

11)如項(xiàng)1)所述的電路，其中所述輸出旁路電路包括：

電荷存儲(chǔ)設(shè)備，其可操作來從繞過所述開關(guān)和所述光伏板的被旁路的電流向所述控制器提供邏輯電壓。

12)一種在光伏太陽能收集系統(tǒng)中可執(zhí)行的方法，所述方法由與光伏板集成以形成光伏模塊的電路執(zhí)行，所述電路具有輸入端子和輸出端子，其中所述電路包括控制器，該控制器適合于監(jiān)測(cè)多種類型的故障并控制連接在所述輸入端子和所述輸出端子之間的至少一個(gè)開關(guān)，所述方法包括：

使用繞過所述開關(guān)和所述光伏板被旁路的、橫跨所述輸出端子的電流給電荷存儲(chǔ)設(shè)備充電；

從存儲(chǔ)在所述電荷存儲(chǔ)設(shè)備上的電荷向所述控制器提供邏輯電壓；以及

在探測(cè)到所述故障中的至少一個(gè)故障時(shí)啟動(dòng)所述開關(guān)，從而使所述光伏板從所述輸出端子中的至少一個(gè)斷開，其中所述控制器可監(jiān)測(cè)的所述故障選自下列項(xiàng)所組成的組：

在所述光伏模塊中或所述光伏模塊附近探測(cè)到電弧，其中所述光伏板從所述輸出端子斷開消除所述電?。?/p>

所述光伏模塊的盜竊，其中所述光伏板從所述輸出端子斷開使所述光伏模塊在所述光伏太陽能收集系統(tǒng)外部不可操作；

在所述光伏模塊內(nèi)或所述光伏模塊附近的接地故障，其中所述光伏板從至少一個(gè)所述輸出端子斷開消除所述接地故障；以及

監(jiān)測(cè)參數(shù)故障，其中監(jiān)測(cè)參數(shù)選自欠電壓、過電壓、欠電流、過電流和過溫度所組成的組，其中所述監(jiān)測(cè)參數(shù)在以前規(guī)定的值范圍之外。

13)如項(xiàng)12)所述的方法，還包括：

當(dāng)探測(cè)到所述故障中的至少一個(gè)時(shí)，繞過所述開關(guān)和所述光伏板來旁路電流。

14)如項(xiàng)12)所述的方法，還包括：

使用橫跨所述輸入端子連接的輸入旁路電路來繞開所述光伏板而旁路電流。

15)如項(xiàng)12)所述的方法，還包括：

當(dāng)所述開關(guān)閉合時(shí)，使用直流(dc)到dc功率轉(zhuǎn)換器在所述輸入端子和所述輸出端子之間轉(zhuǎn)換功率。

附圖說明

在本文中，僅作為例子，參考附圖，描述了本發(fā)明，其中：

圖1a示出光伏太陽能收集系統(tǒng)，其示出本發(fā)明的特征。

圖1b示出根據(jù)本發(fā)明的示例性特征的圖1a所示的電路和光伏板的更多細(xì)節(jié)。

圖1c和1d示出可由控制器操作的圖1b中所示的開關(guān)的兩個(gè)示例性開關(guān)電路。

圖1e示出根據(jù)本發(fā)明的示例性特征的有源旁路電路的更多細(xì)節(jié)。

圖1f示出圖1e所示的有源旁路電路的操作的時(shí)序圖。

圖1g示出可在圖1b的電路中實(shí)現(xiàn)的控制器和模塊的系統(tǒng)級(jí)圖表的例子。

圖2a示出可在圖1b的電路中實(shí)現(xiàn)的方法。

圖2b示出考慮電弧探測(cè)模塊與盜竊探測(cè)模塊的使用的電路的示例性方法。

圖3示出用于圖1a所示的能量收集系統(tǒng)中的電弧探測(cè)的方法。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的特征，本發(fā)明的例子在附圖中示出，其中相似的參考數(shù)字始終表示相似的元件。下面描述特征以通過參考附圖來解釋本發(fā)明。

在詳細(xì)解釋本發(fā)明的特征之前，應(yīng)理解，本發(fā)明在其應(yīng)用中不限于在下面的描述中闡述的或在附圖中示出的部件的設(shè)計(jì)和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠有其它特征或能夠以各種方式被實(shí)踐或?qū)崿F(xiàn)。此外，應(yīng)理解，本文所使用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，且不應(yīng)被視為限制性的。

應(yīng)注意，雖然本文的討論主要涉及光伏系統(tǒng)，本發(fā)明可作為非限制性的例子可選地使用其它分布式電力系統(tǒng)(包括(但不限于)風(fēng)力渦輪機(jī)、水力渦輪機(jī)、燃料電池、存儲(chǔ)系統(tǒng)例如電池、超導(dǎo)飛輪和電容器)和機(jī)械設(shè)備(包括常規(guī)和可變速度柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體渦輪機(jī)和微型渦輪機(jī))來配置。

作為引言，本發(fā)明的各個(gè)方面目的在于集成或可集成有光伏板以形成光伏模塊的電路。該電路可包括多個(gè)特征，用于監(jiān)測(cè)光伏板的性能、探測(cè)和消除電弧、和/或探測(cè)和消除在光伏模塊中或光伏模塊附近或在光伏能量收集系統(tǒng)中的其它地方的接地故障。該電路還可包括用于盜竊探測(cè)和防止的功能。該電路還可包括用于提供以電流限制輸出為特征的安全操作模式和用于產(chǎn)生太陽能的正常操作模式的功能。

根據(jù)本發(fā)明的示例性特征，電路在輸入端子處連接或可連接到光伏板。輸出端子可被連接以形成一串光伏模塊。多個(gè)光伏模塊可并聯(lián)連接以形成光伏太陽能收集系統(tǒng)。

如這里在上下文或電弧和/或接地故障探測(cè)中使用的術(shù)語“附近”可以指串聯(lián)連接以形成串聯(lián)串、串聯(lián)串的另一部分、或另一串(例如并聯(lián)連接的相鄰光伏串)的另一相似的光伏模塊。

如本文使用的術(shù)語“電流旁路”或“旁路”指在電路的兩個(gè)輸入端子之間或兩個(gè)輸出端子之間的低電阻電流連接，以形成在外部施加到端子的直流和/或功率的可選路徑。旁路在光伏板通過開關(guān)的啟動(dòng)而斷開的情況下提供串電流的電流路徑。

如本文使用的術(shù)語“無源”設(shè)備指不需要來自功率源的外部功率來執(zhí)行電路功能的“無源”設(shè)備。

如本文使用的術(shù)語“有源”設(shè)備指需要來自功率源的外部功率來執(zhí)行電路功能的“有源”設(shè)備。

如本文使用的術(shù)語“開關(guān)”指有源半導(dǎo)體開關(guān)，例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet)，其中可控制和/或可變電壓或電流被施加到開關(guān)的控制端子例如柵極，其確定在開關(guān)的極例如fet的源極和漏極之間流動(dòng)的電流的量。

如本文使用的術(shù)語“啟動(dòng)”開關(guān)可以指打開、閉合和/或切換，即，可選地打開和閉合開關(guān)。

現(xiàn)在參考示出本發(fā)明的方面的光伏太陽能收集系統(tǒng)10的圖1a。能量收集系統(tǒng)10包括分別連接到多個(gè)電路103的多個(gè)光伏板101。電路103可容納在接線盒中以提供電氣終端——可用作從板101到電路103的輸入的匯流條a、b和c(未示出)的機(jī)械支持?？蛇x地，電路103可集成有光伏板101，而不使用接線盒。電路103可附接和/或可重新附接到板101，或可使用例如熱固性粘合劑例如環(huán)氧樹脂粘合劑永久地附接到板101。電路103的電輸出可串聯(lián)連接以形成串電流(istring)可流經(jīng)的串聯(lián)光伏串聯(lián)串107。多個(gè)串107可并聯(lián)地、并橫跨負(fù)載105的輸入而連接。負(fù)載105可以是直流(dc)負(fù)載，例如dc電動(dòng)機(jī)、電池、dc到dc轉(zhuǎn)換器的輸入或dc到ac轉(zhuǎn)換器的dc輸入。

中央單元109可以操作地由控制線114連接到負(fù)載105并位于負(fù)載105附近。中央單元109包括用于將電力線通信(plc)或無線通信117發(fā)送到電路103和從電路103接收電力線通信(plc)或無線通信117的發(fā)送器和/或接收器。操作地連接到中央單元109的電流和/或電壓傳感器119a、119b可感測(cè)負(fù)載105的輸入，以便測(cè)量到負(fù)載105的輸入電壓(vt)和輸入電流(il)。中央單元109也可為了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)或控制系統(tǒng)10的目的而操作地附接到網(wǎng)絡(luò)115，例如互聯(lián)網(wǎng)。中央單元109也可用于基于能量收集系統(tǒng)10的以前確定的操作標(biāo)準(zhǔn)將適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)發(fā)送到電路103。可選地或此外，串107中的主電路103a可提供在串107內(nèi)的獨(dú)立控制，和/或可結(jié)合中央單元109來工作。

現(xiàn)在參考圖1b，其示出根據(jù)示例性特征的圖1a所示的電路103和光伏板101的更多細(xì)節(jié)。根據(jù)本例，光伏板101包括被輸出到匯流條a、b和c的串聯(lián)連接的光伏電池的兩個(gè)子串11，匯流條a、b和c是電路103的輸入端子。電路103可容納在接線盒中以提供電氣終端——匯流條a、b和c的機(jī)械支持，并提供電路103的輸入端子。電路103的輸入包括兩個(gè)旁路二極管120a和120b，其陽極分別連接到匯流條c和b，而陰極分別連接到匯流條a和b。收發(fā)器126還可操作地附接到控制器122。收發(fā)器126可在節(jié)點(diǎn)y和/或節(jié)點(diǎn)x處提供電力線通信(plc)。收發(fā)器126可以可選地提供無線通信。單極開關(guān)sw1串聯(lián)連接在二極管120a的陰極和節(jié)點(diǎn)x之間。開關(guān)sw1的控制端子操作地附接到控制器122。開關(guān)sw1可由控制器122打開和閉合。旁路電路121橫跨節(jié)點(diǎn)x和y而連接。節(jié)點(diǎn)x和y提供電路103到串聯(lián)串107中的連接。圖1b所示的旁路電路121的可選實(shí)現(xiàn)可由旁路電路121代替旁路二極管120a和120b。

在太陽能收集系統(tǒng)10的正常操作期間，板101由太陽輻射，板101的電流(ipv)實(shí)質(zhì)上等于串電流(istring)，開關(guān)sw1閉合，且流經(jīng)輸出旁路電路121的電流(ib-out)實(shí)質(zhì)上為零。最大串電流(istring)通常借助于基爾霍夫電流定律由光伏串107中的性能最差的板101限制。

在板101中，如果子串11中的某些光伏電池被遮蔽，則通過被遮蔽的電池的電流可被提供通過不活動(dòng)電池的可選并行路徑，且被遮蔽的電池的整體性可被維持。二極管120a和120b的目的是汲取來自與相應(yīng)的子串11中的二極管120a和120b相關(guān)的被遮蔽的或損壞的電池的電流。旁路二極管120a和120b在一個(gè)或多個(gè)子串11中的其相關(guān)的被遮蔽電池變得反向偏壓時(shí)變得正向偏壓。因?yàn)樽哟?1中的光伏電池以及相關(guān)的旁路二極管120a和120b并聯(lián)，而不是迫使電流通過被遮蔽的光伏電池，旁路二極管120a和120b使電流旁路，遠(yuǎn)離被遮蔽的電池，并維持到下一子串11的連接。

可在某些情況下基于以前確定的標(biāo)準(zhǔn)，例如基于在傳感器124a-124d上感測(cè)的電流和電壓，來給控制器122編程，以打開開關(guān)sw1，并從而使板101從串聯(lián)光伏串107斷開。旁路電路121可配置成提供低阻抗路徑，使得旁路電路121的輸出旁路電流(ib-out)實(shí)質(zhì)上等于串107的電流(istring)。旁路電路121允許光伏板101從光伏串107斷開，同時(shí)維持來自光伏串107的其余光伏板101的電流流動(dòng)和功率產(chǎn)生。

現(xiàn)在參考圖1c和1d，其示出圖1b所示的開關(guān)sw1的可由控制器122控制的兩個(gè)不同的開關(guān)電路。第一開關(guān)電路開關(guān)swa是單極開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān)，例如fet，其中二極管并聯(lián)連接在單極開關(guān)兩端。開關(guān)swa可以串聯(lián)連接在節(jié)點(diǎn)x和二極管120b的陰極之間，其中開關(guān)swa的二極管的陽極連接到二極管120b的陰極，以及開關(guān)二極管的陰極連接到節(jié)點(diǎn)x。當(dāng)開關(guān)swa是開路的時(shí)，從板101到節(jié)點(diǎn)x的電流可流經(jīng)開關(guān)swa的二極管，且來自節(jié)點(diǎn)x的任何反向電流可被阻擋。在圖1d中示出開關(guān)sw1的類似串聯(lián)布置，其中開關(guān)swa與另一開關(guān)swb串聯(lián)連接。

開關(guān)sw1可以可選地或另外地在低電壓端子處連接在節(jié)點(diǎn)y和二極管120a的陽極之間。開關(guān)sw1的可選布置可以使開關(guān)swa串聯(lián)連接在節(jié)點(diǎn)x和二極管120b的陰極之間，并使另一開關(guān)swb串聯(lián)連接在節(jié)點(diǎn)y和二極管120a的陽極之間。在這個(gè)備選方案中，開關(guān)swb的二極管具有連接到節(jié)點(diǎn)y的陽極和連接到二極管120a的陽極的陰極。在這個(gè)備選方案中，當(dāng)開關(guān)swa和swb都是開路時(shí)，從板101到節(jié)點(diǎn)x的電流可流經(jīng)開關(guān)swa的二極管，且來自節(jié)點(diǎn)x的任何反向電流可被阻擋。類似地，從節(jié)點(diǎn)y到板101的電流可流經(jīng)開關(guān)swb的二極管，且來自節(jié)點(diǎn)y的任何反向電流可被阻擋。

現(xiàn)在參考圖1e，其示出根據(jù)示例性特征的有源旁路電路121的更多特征。旁路電路121包括開關(guān)sw2和sw3(操作地附接到控制器130)和充電電路141。在本例中的開關(guān)sw2和sw3使用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)來實(shí)現(xiàn)?？蛇x的固態(tài)開關(guān)例如雙極晶體管可用于開關(guān)sw2和sw3。開關(guān)sw2的漏極(d)連接到節(jié)點(diǎn)x。開關(guān)sw2的源極(s)連接到開關(guān)sw3的源極(s)。開關(guān)sw2的整體二極管具有連接到開關(guān)sw2的源極(s)的陽極和連接到開關(guān)sw2的漏極(d)的陰極。開關(guān)sw3的漏極(d)連接到節(jié)點(diǎn)y。開關(guān)sw3可具有整體二極管，其陽極連接到開關(guān)sw3的源極(s)而陰極連接到開關(guān)sw3的漏極(d)。控制器130連接節(jié)點(diǎn)z到并感測(cè)節(jié)點(diǎn)z，在節(jié)點(diǎn)z，開關(guān)sw2的源極連接到開關(guān)sw3的源極(s)?？刂破?30連接到并感測(cè)節(jié)點(diǎn)x，以及也連接到并感測(cè)節(jié)點(diǎn)y、開關(guān)sw3的漏極(d)?？刂破?30還提供緩沖器驅(qū)動(dòng)器b1和b2所需的直流(dc)電壓(vlogic)。緩沖器驅(qū)動(dòng)器b1和b2確保足夠的功率可用來接通和關(guān)斷開關(guān)sw2和sw3。緩沖器驅(qū)動(dòng)器b1和b2的輸出分別連接到開關(guān)sw2和sw3的柵極(g)。緩沖器控制器b1和b2從控制器130接收其相應(yīng)的邏輯輸入。充電電路141具有連接到節(jié)點(diǎn)y和節(jié)點(diǎn)z的輸入。連接到節(jié)點(diǎn)z的是齊納二極管z1的陽極。齊納二極管z1的陰極連接到節(jié)點(diǎn)y。齊納二極管z1可以可選地被實(shí)現(xiàn)為瞬態(tài)電壓抑制(tvs)二極管。電荷存儲(chǔ)設(shè)備例如電容器c1的一端連接到二極管整流器dr1的陰極，而電荷存儲(chǔ)設(shè)備c1的另一端連接到節(jié)點(diǎn)z。二極管整流器dr1的陽極連接到節(jié)點(diǎn)y。電荷存儲(chǔ)設(shè)備c1可以是電容器、電池或在本領(lǐng)域中已知的用于存儲(chǔ)電荷的任何設(shè)備。連接到二極管整流器dr1的陰極的電容器c1的端部向控制器130以及緩沖器驅(qū)動(dòng)器b1和b2提供dc電壓(vlogic)。

在能量收集系統(tǒng)10的正常操作期間(在此期間，板101被輻射)，電路103的輸出不需要被旁路電路121旁路。借助于都關(guān)斷(打開)的開關(guān)sw2和sw3，旁路電路121不進(jìn)行旁路。開關(guān)sw2和sw3都關(guān)斷意味著在開關(guān)sw2和sw3的各自漏極和源極之間實(shí)質(zhì)上沒有電流，因?yàn)殚_關(guān)sw2和sw3的各自柵極(g)不被緩沖器驅(qū)動(dòng)器b1和b2驅(qū)動(dòng)。

借助于控制器130分別到開關(guān)sw2和sw3的源極(s)和漏極(d)以及開關(guān)sw3的源極(s)的模擬輸入，控制器130能夠感測(cè)開路或反向電壓極性是否橫跨節(jié)點(diǎn)x和y而存在。在節(jié)點(diǎn)x和y上感測(cè)的開路可指示開關(guān)sw1是打開的和/或子串11是開路。橫跨節(jié)點(diǎn)x和y的反極性可指示板101是被遮蔽的或是有故障的，或板101作為電流的吸收器而不是作為電流的源而操作。

橫跨節(jié)點(diǎn)x和y的開路和/或反極性可使旁路電路121在旁路操作模式中操作。旁路電路121的旁路操作模式可以是當(dāng)板101被部分地遮蔽時(shí)。當(dāng)仍然太暗而無法獲得來自板101的相當(dāng)大的功率輸出時(shí)，電路121的旁路操作模式也可以恰好在正常操作之前，電路121可能沒有功率來工作。

現(xiàn)在參考圖1f，其示出電路121的操作的時(shí)序圖。一旦足夠的光輻射板101且電流在光伏串107中流動(dòng)，齊納二極管z1就具有電壓降vz1，其給電容器c1充電，以便向控制器130提供vlogic。當(dāng)電容器c1在時(shí)間t1期間被充電時(shí)，橫跨節(jié)點(diǎn)x和y的輸出的電壓降是齊納二極管z1的電壓(vz1)加上開關(guān)sw2的整體二極管兩端的電壓。當(dāng)vlogic足夠時(shí)，控制器130中的所有有源電路開始工作，這使開關(guān)sw2和sw3在時(shí)間段t2內(nèi)閉合。時(shí)間段t2可以比時(shí)間段t1大得多。開關(guān)sw2和sw3(在時(shí)間t2期間)閉合給出橫跨節(jié)點(diǎn)x和y的電壓降。因此，由于較長(zhǎng)的時(shí)間段t2和橫跨節(jié)點(diǎn)x和y的電壓降，總的來說，較少的功率可能被旁路電路121丟失?？刂破?30繼續(xù)工作直到電荷存儲(chǔ)設(shè)備c1的電壓(vlogic)下降到最低電壓之下為止，且電荷存儲(chǔ)設(shè)備c1再一次具有來自齊納二極管z1的電壓降vz1，其給電容器c1充電，以便提供vlogic。一旦足夠的功率從板101產(chǎn)生，控制器130就可在節(jié)點(diǎn)x和y處從板101得到電壓供應(yīng)?？刂破?30還可接收外部啟動(dòng)信號(hào)，以便與光伏串107中的所有其它旁路電路121同步地工作。

在旁路模式期間，控制器130能夠在節(jié)點(diǎn)x和y上感測(cè)板101是否再次運(yùn)行，且如果是這樣，則控制器130移除旁路。通過關(guān)斷開關(guān)sw2和sw3來移除橫跨節(jié)點(diǎn)x和y的旁路。

現(xiàn)在參考圖1g，其示出可在電路103中實(shí)現(xiàn)的控制器122的系統(tǒng)級(jí)圖表的例子?？刂破?22包括可以操作地附接到收發(fā)器126、開關(guān)sw1、傳感器124a-124d和存儲(chǔ)器18的處理器16。存儲(chǔ)器18可包括軟件模塊，和/或額外的電路可提供例如用于監(jiān)測(cè)光伏板的性能160、接地故障探測(cè)166、安全/正常操作模式169、電弧探測(cè)和消除162、盜竊探測(cè)和防止164的功能。電路103可配置成在正常功率產(chǎn)生期間避免功率轉(zhuǎn)換，例如dc到dc轉(zhuǎn)換。電路103可配置成避免光伏板101的最大功率點(diǎn)跟蹤。在一些配置中，開關(guān)sw1可以是單個(gè)開關(guān)例如fet，且因此額外的部件例如fet開關(guān)可被避開。

160監(jiān)測(cè)光伏板101和電路103的性能和控制

監(jiān)測(cè)光伏板的性能由本發(fā)明人在美國(guó)專利公布2008/0147335中公開。監(jiān)測(cè)可包括通過使用電路103的傳感器124a-124d感測(cè)電流和電壓，來監(jiān)測(cè)在電路103的輸入端子(匯流條a、b、c)處的輸入功率和/或電路103的輸出端子節(jié)點(diǎn)x和y處的輸出功率。溫度傳感器(未示出)也可包括在電路103中，用于測(cè)量環(huán)境溫度、電路103的電路板上的溫度和/或光伏板101的溫度。監(jiān)測(cè)結(jié)果可周期性地或隨機(jī)地由通過dc線到逆變器105的通信或由無線通信傳輸?shù)街醒雴卧?09。基于監(jiān)測(cè)結(jié)果，如果一個(gè)或多個(gè)所感測(cè)的參數(shù)被發(fā)現(xiàn)在額定規(guī)范之外，則控制器122可被編程為啟動(dòng)例如打開開關(guān)sw1，并使光伏板101從光伏串107斷開。旁路電路121自動(dòng)使串電流繞開sw1和光伏板101而旁路。

將負(fù)載105連接到光伏板101和/或電路103的dc電力電纜可提供在中央單元109和光伏板101之間的通信通道。如本發(fā)明人以前在共同未決的專利申請(qǐng)gb1100463.7中公開的，將負(fù)載105連接到板101或電路103的電纜的長(zhǎng)度可以很長(zhǎng)，并可包含一個(gè)或幾個(gè)導(dǎo)線線芯。分布式電力生成系統(tǒng)的拓?fù)鋱D在很大程度上指示電纜走線的安裝和放置。沒有電氣相關(guān)性的導(dǎo)線的物理接近度可增加電纜中的導(dǎo)線受到噪聲的影響的機(jī)會(huì)，如果那些導(dǎo)線被認(rèn)為用于通過dc電力線通信發(fā)信號(hào)通知。串?dāng)_是一種類型的噪聲，其指一種現(xiàn)象，在傳輸系統(tǒng)的電纜、電路或通道上傳輸?shù)男盘?hào)通過該現(xiàn)象在另一電纜、電路或通道中產(chǎn)生不希望有的影響。串?dāng)_可通常由從一個(gè)電纜、電路或通道到另一電纜、電路或通道的不希望有的電容、電感或?qū)щ婑詈弦?。串?dāng)_也可能破壞正被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。防止串?dāng)_的不希望有的影響的已知方法可以是利用電纜、接線盒、板、逆變器、負(fù)載的屏蔽或使用雙絞線電纜。此外，濾波技術(shù)例如匹配的濾波器、去耦電容器或扼流器可用于防止串?dāng)_的不希望有的影響。然而，防止串?dāng)_的不希望有的影響的這些方法可能在電力生成系統(tǒng)中是不可用的或不實(shí)際的，和/或可能從額外的材料和/或所需部件方面來說是過分昂貴的。

在光伏裝置10中，處于正電勢(shì)的導(dǎo)線和與此電氣相關(guān)的處于負(fù)電勢(shì)的導(dǎo)線可能只在到一件設(shè)備的連接點(diǎn)處物理地與之緊鄰。然而，在光伏場(chǎng)10中的其它地方，導(dǎo)線可以是分離的，且不在同一電纜走線內(nèi)。在光伏電力生成系統(tǒng)中，使用通過pc電纜的電力線通信，可能期望在中央單元109和電路103之間發(fā)送控制信號(hào)或接收監(jiān)測(cè)信號(hào)。串?dāng)_可以使電力生成系統(tǒng)10中的其它電路103無意中接收控制信號(hào)，這當(dāng)然是不期望的。

公開了一種方法，由此，在光伏模塊101/103和負(fù)載105之間的信令提供光伏模塊101/103和負(fù)載105之間的相關(guān)性。在初始操作模式中，初始代碼可被調(diào)制以產(chǎn)生初始信號(hào)。初始信號(hào)可沿著從負(fù)載105到電路103的dc線由中央單元109傳輸。初始信號(hào)可由電路103接收。操作模式可接著被改變?yōu)檎２僮髂Ｊ?，且在正常操作模式期間，控制信號(hào)可沿著從負(fù)載105到電路103的dc線由中央單元109傳輸。控制代碼可解調(diào)自和接收自控制信號(hào)。控制代碼可與初始代碼比較，產(chǎn)生比較?？刂菩盘?hào)的控制命令可作為與負(fù)載105相關(guān)的有效控制命令而生效，控制命令只在比較是肯定的比較時(shí)起作用。

166接地故障探測(cè)

如以前由當(dāng)前發(fā)明人在共同未決的公布gb1020826.7中所公開的，設(shè)備可適合于斷開多個(gè)互連串中的攜帶直流功率的至少一個(gè)串。類似地，電路103可包括適合于通過比較正的線路(終止于節(jié)點(diǎn)x)和負(fù)的線路(終止于節(jié)點(diǎn)y)中的相應(yīng)電流來測(cè)量差動(dòng)電流的差動(dòng)電流傳感器。差動(dòng)電流可指示電路103和/或光伏板101中的接地故障。如果潛在的接地故障被探測(cè)到，則負(fù)的線路中的sw1和/或類似開關(guān)可被啟動(dòng)，例如打開。旁路電路121可自動(dòng)使串電流繞開sw1和光伏板101而旁路。

169安全/正常操作模式

在電路103的正常操作模式期間，由光伏板101產(chǎn)生的電力被提供到串107?？稍谪?fù)載105的輸入處為互連串提供最大功率點(diǎn)跟蹤，使得在沒有遮蔽或部件故障的情況下，大部分或所有光伏板有助于在最大功率點(diǎn)處或附近的所俘獲的功率。在常規(guī)太陽能收集系統(tǒng)中，潛在的電擊危險(xiǎn)可能存在于光伏模塊101/103的輸出端子上。因此，在常規(guī)系統(tǒng)的安裝期間，光伏板可被覆蓋以避免通過光伏板的光吸收并在安裝期間防止觸電死亡。

可通過啟動(dòng)或切換開關(guān)sw1來提供安全操作模式，開關(guān)sw1可以是在附接到光伏板101的電路103中的降壓和/或升壓轉(zhuǎn)換器的一部分。以已知的工作周期切換sw1可用于迫使光伏板101遠(yuǎn)離其最大功率點(diǎn)，且輸出到串107的功率可被強(qiáng)制為非常低，避免了其它安全手段，例如在安裝期間覆蓋光伏板。

在安全操作模式期間，光伏模塊101/103可被連接或斷開，并同時(shí)被太陽輻射。因此，在能量收集系統(tǒng)10的常規(guī)維護(hù)或安裝期間，電路103的控制器122可配置成打開和閉合開關(guān)sw1，以在電路103的輸出端子上產(chǎn)生安全工作輸出功率。安全工作輸出功率可以根據(jù)開關(guān)sw1打開和閉合的預(yù)定工作周期。

在能量收集系統(tǒng)10的正常操作期間，當(dāng)能量收集系統(tǒng)10被輻射時(shí)，可能由于故障或盜竊，光伏模塊101/103從串107斷開。在盜竊的情況下，可能很期望產(chǎn)生在電路103的輸出端子上的安全工作輸出功率，使得例如賊不觸電致死。

164盜竊探測(cè)

用于光伏板的探測(cè)和/或防盜的很多方法和/或設(shè)備由本申請(qǐng)人在美國(guó)專利申請(qǐng)20100301991中公開。

上面討論了代碼的使用，作為避免在通過dc線傳送到中央單元109的監(jiān)測(cè)和控制信號(hào)中的串?dāng)_的機(jī)制。代碼可另外地用作用于盜竊探測(cè)和防止的機(jī)制。第一代碼被寫在與負(fù)載105相關(guān)的存儲(chǔ)器中，而第二代碼存儲(chǔ)在被定位和操作地附接到電路103的存儲(chǔ)器18中。第二代碼可基于第一代碼，或第二代碼可以是第一代碼的拷貝或散列?？稍谀芰渴占到y(tǒng)的安裝期間執(zhí)行第一代碼的寫入和/或第二代碼的存儲(chǔ)。在第一代碼被讀取并存儲(chǔ)于第一存儲(chǔ)器且第二代碼被讀取并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器18之后，在電力生成期間，第一代碼與第二代碼或其散列比較。如果比較是正確的(例如代碼相應(yīng))，則允許從電路105到串107的功率傳輸，且開關(guān)sw1閉合。否則，如果代碼不匹配，則開關(guān)sw1由控制器122打開。如果電路105被永久地附接或高度集成有光伏板101，則賊將難以從盜竊中得到好處?？深愃频亟Y(jié)合本公開來使用如在國(guó)際申請(qǐng)pct/ib2010/052413中公開的用于盜竊探測(cè)和/或保護(hù)的其它方法。

162arc探測(cè)

電弧形成可對(duì)電力分布系統(tǒng)和電子設(shè)備有不利影響。電弧放電可出現(xiàn)在開關(guān)、斷路器、繼電器觸點(diǎn)、保險(xiǎn)絲和不良電纜封端中。當(dāng)電路被切斷或壞的連接出現(xiàn)在連接器中時(shí)，電弧放電可橫跨連接的觸點(diǎn)而形成。電弧放電是產(chǎn)生正在進(jìn)行的等離子體放電的氣體的電擊穿，等離子體放電是由流經(jīng)通常不導(dǎo)電的介質(zhì)例如空氣的電流造成的。在斷開開始時(shí)，在兩個(gè)觸點(diǎn)之間的分隔距離非常小。因此，在觸點(diǎn)之間的氣隙兩端的電壓以每毫米電壓為單位產(chǎn)生非常大的電場(chǎng)。這個(gè)大的電場(chǎng)引起在斷路的兩側(cè)之間的電弧的點(diǎn)火。如果電路具有足夠的電流和電壓來維持電弧，則電弧可引起對(duì)設(shè)備的損壞，例如導(dǎo)體的熔化、絕緣的破壞、以及火災(zāi)。

圖3示出用于圖1a所示的系統(tǒng)10中的電弧探測(cè)的方法301。在步驟303中，發(fā)起系統(tǒng)10的初始操作模式。初始模式可以是當(dāng)系統(tǒng)10第一次被安裝時(shí)，當(dāng)在日?；A(chǔ)上安裝之后，板101在黎明時(shí)或在系統(tǒng)10的常規(guī)維護(hù)之后被照亮，其中板101可被替換或電纜被重新連接，等等。也可在一天的不同時(shí)間和一個(gè)月的不同時(shí)間發(fā)起初始模式。在一天的不同時(shí)間和一個(gè)月的不同時(shí)間發(fā)起的初始模式可關(guān)于太陽的方位在全年中改變的事實(shí)來執(zhí)行。初始模式可考慮其它因素，例如溫度、云覆蓋或例如在板101的表面上的累積的灰塵沉積。

在初始模式中，可對(duì)如系統(tǒng)10中所示的串107或一組互連串107測(cè)量基線噪聲電壓或電流，或在負(fù)載105處經(jīng)由傳感器119a和119b測(cè)量系統(tǒng)的總噪聲電壓或電流(步驟305)。在一天的不同時(shí)間和一個(gè)月的不同時(shí)間發(fā)起的初始模式可存儲(chǔ)在中央單元109和/或主電路103a中或每個(gè)電路103中的查找表中。作為在步驟305中測(cè)量的基線噪聲電壓或電流的結(jié)果，可在步驟307中設(shè)置噪聲電壓或電流閾值309。閾值309可以是自適應(yīng)的或不變的值，其可在10千赫茲(khz)到400khz之間的頻率范圍中被測(cè)量。一旦對(duì)系統(tǒng)10設(shè)置了閾值309，就在步驟311中發(fā)起系統(tǒng)10的正常操作。如果閾值309被超過一段預(yù)定的時(shí)間，指示潛在的電弧放電，則板101可使用與板101相關(guān)的電路103中的開關(guān)sw1從串107斷開(步驟205)。否則，系統(tǒng)10的正常操作在步驟311中繼續(xù)。

現(xiàn)在參考圖2a，其示出可適用于圖1g所示的系統(tǒng)122的方法251。在決策塊253中，可探測(cè)很多故障，其包括電弧探測(cè)162、盜竊探測(cè)164、接地故障探測(cè)166或監(jiān)測(cè)參數(shù)故障探測(cè)。在決策塊253中可能有探測(cè)合起來的各種組合：例如電弧探測(cè)162連同盜竊探測(cè)164，或電弧探測(cè)162與盜竊探測(cè)164和接地故障探測(cè)166。故障的探測(cè)可使開關(guān)sw1打開，以使板101從串107斷開，且電路103輸出的輸出端子可被旁路電路121自動(dòng)繞過(步驟255)。

參考圖2b，其示出電路103的示例性方法201。在決策塊203中，如果在板101附近探測(cè)到電弧放電，板101可通過使電路103中的開關(guān)sw1打開來從串107斷開。板101可接著使用旁路電路121被繞開。在決策塊209中，用于電弧探測(cè)的方法可被應(yīng)用來驗(yàn)證電弧放電是否由旁路電路103消除。如果在決策塊209中，電弧放電未被消除，則板101可在步驟211中被重新連接，且另一板101可在串107中被選擇并從串107斷開。用于電弧消除的測(cè)試在決策塊209中繼續(xù)。在決策塊209中，可能有利地，如果未消除電弧，則可通過打開串107中的開關(guān)sw1來斷開整個(gè)串107，且可檢查另一串107以查看是否電弧放電可替代地在那里發(fā)生。

與方法201中所示的類似的方法也可應(yīng)用于接地故障探測(cè)166。

在本文使用不定冠詞“a”、“an”，例如“aswitch(開關(guān))”、“amodule(模塊)”具有“一個(gè)或多個(gè)”的含義，即，“一個(gè)或多個(gè)開關(guān)”或“一個(gè)或多個(gè)模塊”。

雖然示出和描述了本發(fā)明的選定特征，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所述特征。相反，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可對(duì)這些特征做出改變，而不偏離本發(fā)明的原理和精神，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等效形式限定。