[發明專利]集成AC模塊接地系統

有效

• 申請號: 201110224360.6
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102347714A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: C·S·科曼;N·A·約翰遜
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;H02M1/00;H01R13/02;H01R13/648
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;朱海煜

技術領域

本發明一般涉及光伏(PV)系統以及更具體地涉及實現PV?ac模塊的系統的內部模塊dc接地的系統以及方法。

背景技術

在美國幾乎所有的電力系統被接地以減輕電火花、線路波動、或者與高壓線路無心地接觸的影響。大部分PV系統包括帶有金屬框架以及金屬安置架的模塊，金屬框架以及金屬安置架位于暴露的位置，如屋頂，在屋頂它們遭受雷擊，或者位于高壓傳輸線路附近，當疾風等等發生的情況下，高壓傳輸線路能與PV陣列發生接觸。

在典型PV陣列中的模塊具有鋁框架，其經常被陽極化。具有與草案2010-NEC規范相同要求且規定PV系統的安裝的2008-NEC規范要求暴露的金屬表面接地。存在對尤其能產生如600伏特高的電壓的dc模塊串必須滿足的專門的dc配線以及接地要求。在PV層壓板的絕緣材料中的故障可允許框架被加電至高達600V?dc。

PV系統的安裝工被要求將每個模塊框架按NEC規范以及UL標準1703接地。必須使用重銅線(如，至少#10規格)以及能切入框架的10-32螺釘來滿足內部模塊接地。甚至對具有陽極化表面的框架要求額外的保證。在這樣例子中的墊片/連接器被用于切入金屬框架并且提供最好的電接觸。這些過程要求用于安裝的額外部件并且要求相當大水平的努力以安裝安置支架以及接地線。

接地連續性也必須按照NEC規范來解決。最老的NEC要求必須首先制作接地連接以及最后切斷接地連接。并不是所有的安裝遵循該實踐。電路導體應當在沒有適當的完全接地的情況下絕不連接。GFI在該情況下不能防止電擊。

圖1圖示本領域內已知的被配置成生成所希望的dc輸出電壓的PV?dc-電壓模塊10的系統。PV?dc-電壓模塊10的系統是能夠生成高達600V?dc的串聯構造。因而，在PV層壓板的絕緣材料中的故障可允許對應的框架被加電至高達600V?dc。按本文所述，PV系統的安裝工被要求按照NEC規范以及UL標準1703將每個模塊框架12接地。這樣的框架到框架的接地典型地使用能切入框架的10-32螺釘以及重規格銅線來完成。更進一步地，采用墊片/連接器以確保發生并且維持可靠的電接觸，甚至是對于具有陽極化表面的框架是這樣。

圖2圖示本領域內已知的被配置成生成所希望的dc輸出電壓的PV?ac-電壓模塊20的系統。每個ac-電壓模塊22包括與其集成的dc-ac微逆變器24以生成所希望的ac輸出電壓。這種緊湊以及有效的微逆變器24以及其與個體dc-電壓PV模塊26的集成的可用性導致產生120V?ac或者240V?ac輸出的ac模塊22的商用實現。2005NEC規范部分960.6針對ac模塊。因為所有的dc配線要求如今被認為是ac模塊的組成部分且不易取得，在NEC規范中的dc要求不再適用并且安裝被簡化，因為不再需要提供物理的dc斷開開關。

目前，采用微逆變器24的所有商用系統仍要求接地設備，意味著帶有金屬框架28以及金屬安置系統的所有模塊不得不通過低電阻路徑與共同的大地連接。這樣的內模塊接地連接仍使用要求金屬接頭、接線片、穿透墊片、以及電線的使用的過程來進行。所有的這些方法要求傳遞式接地連接在安裝的時候來進行并且通常要求有經驗的電工在場。

考慮前述，提供用于實現對PV?ac模塊的內部模塊dc接地、且不必使用金屬接頭、螺釘、接線片、穿透墊片、支架、電線以及類似物的系統以及方法將是有利的

發明內容

簡要地，根據一個實施例，光伏(PV)接地系統包括：

多個dc-ac微逆變器，每個微逆變器包括相應的接地底架(chassisground)，其中每個微逆變器與對應的PV?dc-電壓模塊配置在一起以提供包括金屬外殼以及至少一個ac-電力連接器的ac-電壓模塊，每個ac-電力連接器包括dc-電壓接地導體，其與對應的接地底架電連接；以及

框架結構，其包括金屬接地框架，其配置成收納多個ac-電壓模塊，使得多個ac-電力連接器一起經由多個dc-電壓接地導體承載通過多個ac-電壓模塊從ac-電壓模塊到ac-電壓模塊的dc-電壓接地連接。

根據另一實施例的光伏(PV)接地系統包括：

多個PV?ac-電壓模塊，每個模塊包括金屬外殼以及至少一個ac-電力連接器，每個ac-電力連接器包括dc-電壓接地導體；以及

框架結構，其包括金屬接地框架，其配置成收納多個PV?ac-電壓模塊，使得多個ac-電力連接器一起經由多個dc-電壓接地導體承載通過多個PV?ac-電壓模塊從ac-電壓模塊到ac-電壓模塊的dc-電壓接地連接。