CN103560159B - 用于光伏电池组的保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于光伏电池组的保护电路,包括电荷泵、电荷泵保护器和光伏电池组旁路开关,所述荷泵保护器和光伏电池组旁路开关均电连接在电荷泵上,所述电荷泵与光伏电池组旁路开关电连接;所述电荷泵由变换器U1和电容C1构成,该变换器U1的电源地VSS端接地,变换器U1的泵电容CPC+端与电容C1的一端相接,该电容C1的另一端接地。通过电荷泵与电荷泵保护器以及光伏电池组旁路开关相配合,从而将电路的发热功耗控制在较低的水平,解决了因电路发热对组件造成损坏,从而提高了光伏电池组件可靠性。

Description

用于光伏电池组的保护电路
技术领域
[0001]本发明涉及光伏电池领域,具体地,涉及一种用于光伏电池组的保护电路。
背景技术
[0002]目前,在光伏电池组件设计和制造中,为防止组件由于部分电池被异物遮挡而发生的热斑效应导致电池组件的损坏,减少由于阴影等对组件输出功率的影响,需要在多个串联的电池片上并联旁路二极管,从而保证光伏电池组件的输出功率和使用寿命。
[0003]现有技术使用旁路二极管因发热与散热问题而使光伏组件的性能和安全性产生巨大隐患。
发明内容
[0004]本发明的目的在于,针对上述问题,提出一种用于光伏电池组的保护电路,以实现提高光伏电池组件可靠性的优点。
[0005]为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
[0006] —种用于光伏电池组的保护电路,包括电荷栗、电荷栗保护器和光伏电池组旁路开关,所述荷栗保护器和光伏电池组旁路开关均电连接在电荷栗上,所述电荷栗与光伏电池组芳路开关电连接;
[0007] 所述电荷栗由变换器Ul和电容Cl构成,该变换器Ul的电源地VSS端接地,变换器Ul的栗电容CPC+端与电容Cl的一端相接,该电容Cl的另一端接地。
[0008]进一步的,所述光伏电池组旁路开关由MOS管Ql和二极管Dl构成,所述MOS管Ql的源极与二极管Dl的阳极电连接,MOS管Ql的漏极与二极管Dl的阴极电连接,且所述MOS管Ql的源极与上述变换器Ul的电源输入VIN端电连接,MOS管Ql的漏极与电荷栗保护器电连接,MOS管Ql的栅极与变换器Ul的控制输出CTR端电连接。
[0009] 进一步的,所述电荷栗保护器为MOS管Q2,该MOS管Q2的源极与上述变换器Ul的电源地VSS端电连接,MOS管Q2的栅极与变换器Ul的输出电源VOUT端电连接,MOS管Q2的漏极与上述MOS管Ql的漏极电连接。
[0010]进一步的,所述MOS管Q2是变换器Ul的保护管,当光伏电池组正常工作时关断,使变换器Ul避免因电池组电压造成损坏,当电池组光伏电池组出现异常时,MOS管Q2导通,变换器Ul正常工作。
[0011 ]本发明的技术方案具有以下有益效果:
[0012]本发明的技术方案,通过电荷栗与电荷栗保护器以及光伏电池组旁路开关相配合,从而将电路的发热功耗控制在较低的水平,解决了因电路发热对组件造成损坏,从而提高了光伏电池组件可靠性。
[0013]下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0014]图1为本发明实施例所述的用于光伏电池组的保护电路的电气电路图;
[0015]图2为图1所示的用于光伏电池组的保护电路Vctr处的电压波形图。
具体实施方式
[0016]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
[0017] 如图1所示,一种用于光伏电池组的保护电路,包括电荷栗、电荷栗保护器和光伏电池组旁路开关,荷栗保护器和光伏电池组旁路开关均电连接在电荷栗上,电荷栗与光伏电池组旁路开关电连接;
[0018]电荷栗由变换器Ul和电容Cl构成,该变换器Ul的电源地VSS端接地,变换器Ul的栗电容CPC+端与电容Cl的一端相接,该电容Cl的另一端接地。
[0019]其中,光伏电池组旁路开关由MOS管Ql和二极管Dl构成,MOS管Ql的源极与二极管Dl的阳极电连接,MOS管Ql的漏极与二极管Dl的阴极电连接,且MOS管Ql的源极与上述变换器Ul的电源输入VIN端电连接,MOS管Ql的漏极与电荷栗保护器电连接,MOS管Ql的栅极与变换器Ul的控制输出CTR端电连接。
[0020]电荷栗保护器为MOS管Q2,该MOS管Q2的源极与变换器Ul的电源地VSS端电连接,MOS管Q2的栅极与变换器Ul的输出电源VOUT端电连接,MOS管Q2的漏极与上述MOS管Ql的漏极电连接。MOS管Q2是变换器Ul的保护管,当光伏电池组正常工作时关断,使变换器Ul避免因电池组电压造成损坏,当电池组光伏电池组出现异常时,MOS管Q2导通,变换器Ul正常工作。
[0021 ]本技术方案中的保护电路分别接到光伏电池组的负极与正极端。
[0022] 其具体工作原理如下:
[0023] (I)如图2所示,在光伏电池正常工作情况下,本电路MOS管Ql的栅极G与变换器Ul的CTR端相接,变换器Ul由于电源电压反向而不能为其电容Cl充电,使其输出端VOUT与其电源地VSS端电压相等,这样MOS管Q2的栅源电压Vgs不能达到MOS管Q2的门限电压Vth而使MOS管Q2处于关断状态,变换器Ul不工作,于是MOS管Ql也处于关断状态,电路的阴阳极间不导通,只有很小的漏电流,在温度25度时,小于2uA,125度时小于20uA。
[0024] (2)在光伏电池组出现热斑效应或其它情况时,二极管Dl形成正向电压(即二极管的结电压),根据这时正常电池组的电压与外接负载的情况,电压一般在0.4V~1V之间,MOS管Q2依靠其体二极管正向小电压和小的导通电流;此时,变换器Ul的VIN端与VSS端获得正向电压,开始给电容Cl充电,随着电容Cl电压的升高,MOS管Q2完全导通,电容Cl快速充满电;在这个阶段,变换器Ul的CTR端为低电平,MOS管Ql不导通;当电容Cl充满电时,变换器Ul的控制输出端CTR输出高电平,此时MOS管Ql导通,MOS管Ql的漏源端的电压就下降到一个很小的值约几十毫伏到一百多毫伏,即阳极端与阴极端的电压为此值,比二极管导通时小几倍到几十倍,且其导通时间与关断时间之比一般大于95%,所以其平均功耗远小于只使用传统旁路二极管。当电容Cl端电压下降到某一定值时,变换器Ul的控制端CTR端被关断,输出低电平,MOS管Ql关断,此时只有二极管正向导通,变换器Ul又开始给电容Cl充电。如此重复,使阳极与阴极端的平均电压大大下降,节省电能,同时电路本身的温升与传统旁路二极管相比,温度大大下降,器件本身的可靠性和安全性得到极大的提高。
[0025]因二极管DI是MOS管QI关断时的工作二极管,电流较大,漏电流要小。本电路中的MOS管Q2是变换器Ul的保护管,当电池组正常工作时关断,使变换器Ul免受电池电压(对本电路是反向高电压)而造成损坏,电池组出现异常时,MOS管导通,使变换器Ul正常工作。凡是具有开关保护电荷栗,利用二极管Dl短时工作的电压为电荷栗充电的方案均属本权利保护范围。
[0026]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于光伏电池组的保护电路,其特征在于,包括电荷栗、电荷栗保护器和光伏电池组旁路开关,所述电荷栗保护器和光伏电池组旁路开关均电连接在电荷栗上,所述电荷栗与光伏电池组旁路开关电连接; 所述电荷栗由变换器Ul和电容Cl构成,该变换器Ul的电源地VSS端接地,变换器Ul的栗电容CPC+端与电容Cl的一端相接,该电容Cl的另一端接地; 所述光伏电池组旁路开关由MOS管Ql和二极管Dl构成,所述MOS管Ql的源极与二极管Dl的阳极电连接,MOS管Ql的漏极与二极管Dl的阴极电连接,且所述MOS管Ql的源极与上述变换器Ul的电源输入VIN端电连接,MOS管Ql的漏极与电荷栗保护器电连接,MOS管Ql的栅极与变换器Ul的控制输出CTR端电连接; 所述电荷栗保护器为MOS管Q2,该MOS管Q2的源极与上述变换器Ul的电源地VSS端电连接,MOS管Q2的栅极与变换器Ul的输出电源VOUT端电连接,MOS管Q2的漏极与上述MOS管Ql的漏极电连接;所述MOS管Q2是变换器Ul的保护管,当光伏电池组正常工作时关断,使变换器Ul避免因电池组电压造成损坏,当光伏电池组出现异常时,MOS管Q2导通,变换器Ul正常工作。
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