[實用新型]一種接地故障保護裝置和薄膜電池板

有效

• 申請號: 201320842149.5
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN203645297U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 潘文武;陳漢斌;吳仕福;吳波;丁永強
• 申請（專利權）人: 深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;H02H7/122;H02S40/30
• 代理公司: 深圳市弘拓知識產權代理事務所(普通合伙) 44320
• 代理人: 李新梅

技術領域

本實用新型屬于薄膜電池板技術領域，更具體地，涉及一種接地故障保護裝置和薄膜電池板。

背景技術

在整個光伏并網發電系統中，光伏多晶硅電池板的成本幾乎占到80%,薄膜電池板相對于普通的多晶硅電池板在價格上的優勢得到越來越多的應用，而對于薄膜電池板，其正極或負極必須接地的特性。

薄膜電池板的正極接地的適用情況：極化效應；在背接觸模塊（例如電池型號為?SunPower?A-300的模塊）的工作過程中，我們發現模塊效率下降的速度越來越快。除了來自光線的光子，光伏效應還需要可以可隔離正負極載流子并阻止它們立即結合的電場。如果太陽能電池片的兩個端子位于同一側（背接觸電池就是這種情況），則電場的結構就會比標準電池更加復雜。如果運行電壓過高?（>20V），則電池表面會產生靜電荷。?這會提高載流子的再結合率，從而降低效率。（見圖1）使用電氣隔離逆變器并通過接地保護裝置將正極逆變器端子接地，可從一開始就避免極化效應。

膜電池板的負極接地的適用情況：TCO侵蝕；佛羅里達太陽能中心?（FSEC）自2000年以來一直在對TCO腐蝕的原因進行研究。研究結果顯示，TCO腐蝕主要發生于利用覆蓋工藝制備的帶有a-Si電池和CdTe電池的模塊。在上述生產過程中，模塊的單層表面是玻璃蓋結構。由于玻璃蓋內含約15%?的鈉物質，因此鈉和水的反應導致TCO腐蝕。在此情況下，模塊的邊緣上會形成裂紋，這些裂紋可以貫穿整個電池結構，從而使模塊發生永久性損壞。（見圖2）使用電氣隔離逆變器并通過GFDI接地裝置將光伏逆變器負極接地，可形成一個電場，帶正電荷的鈉離子會向負極移動到，從而遠離TCO層。這可避免腐蝕現象的發生。?應將這一措施視為首選措施。

上述兩種效應與逆變器的電勢（在這種情況下即為逆變器的對地電壓）直接相關。與PV模塊的工作電壓（即正極端子與負極端子之間的電壓）相比，設計系統時并不會考慮對地電壓。此外，電壓也會因逆變器拓撲結構的不同而存在很大差別僅僅通過選擇特定的逆變器拓撲結構并不能避免上述問題的產生。只有（補充方法）將一個電極接地才可確定整個PV逆變器的電場方向，從而可避免TCO腐蝕或極化效應。

美洲尤其是在美國，系統直流部分必須接地；當發生電氣故障時，接地連接必須中斷，整個裝置也必須與電網斷開。

薄膜電池板接地的電站系統需要滿足兩個條件：（1）系統的直流側與交流側需要實現電氣隔離；（2）電池板接地的回路需要監測和保護，避免在電池板的另一極出現接地故障時，與原來逆變器內部接地電路形成短路，導致電池板的損壞。（見圖3）100KW以上逆變器或自帶變壓器，或電站自身配置變壓器，所以電氣隔離已經實現，主要考慮接地回路保護。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種接地故障保護裝置，其目的在于當系統薄膜電池發生短路故障時，可以保護薄膜電池板，避免電池板損壞。

本實用新型提供的接地故障保護裝置，包括依次串聯在逆變器的直流側母線與地之間的電流傳感器、斷路器以及保險絲。

更進一步地，所述電流傳感器為霍爾傳感器。

本實用新型還提供了一種薄膜電池板，包括逆變器以及與所述逆變器的直流側母線連接的接地故障保護裝置，所述接地故障保護裝置為上述的接地故障保護裝置。

總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，由于智能化程度高和可恢復性高，能夠更好的保護電池板。

附圖說明

圖1是極化效應示意圖；

圖2是a-Si?電池和?CdTe?電池結構示意圖；

圖3是GFDI接地故障保護示意圖；

圖4是逆變器的拓撲圖，其中虛線框為本實用新型實施例提供的接地故障保護裝置的具體電路圖；

圖5是本實用新型實施例提供的薄膜電池板故障保護方法實現流程圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

本實用新型實施例提供的接地故障保護裝置包括依次串聯在逆變器的直流側母線與地之間的電流傳感器、斷路器以及保險絲。其中電流傳感器可以為霍爾傳感器。

斷路器是本領域常見的普通的元件。