CN107947543A - 多输入组件级快速关断装置及其驱动电路和光伏系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多输入组件级快速关断装置及光伏系统，该光伏系统具有串联在一起的若干组光伏组件。所述快速关断装置包括控制单元、与所述控制单元连接的驱动电路、向所述控制单元供电的辅助电源，还包括若干驱动开关，每个驱动开关分别对应连接在光伏组件与所述驱动电路之间，所述辅助电源一端接地、另一端连接到第一组光伏组件的输入正极。所述驱动电路将光伏组件的电压经电阻和稳压二极管稳压到12伏，然后再驱动对应的驱动开关，实现对驱动开关的导通或关断。相较于现有技术，本发明采用非隔离电源稳压式的驱动电路，因而无需隔离电源绕组以及变压器，使得成本、寿命和体积均得到改善。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，尤其涉及一种多输入组件级快速关断装置及其驱动电路和光伏系统。
背景技术
在多输入光伏组件级监控器和快速关断装置中，不与辅助电源共地的几个开关的驱动一般采用隔离电源绕组和光耦驱动方式进行驱动。然而，采用了隔离电源绕组会牵涉到变压器，以及变压器中存在的多个隔离电源驱动绕组，因此，这样的结构安排对产品的体积、驱动电源的成本和寿命都有着非常不利的影响，故对于质保为25年的组件外围DC-DC产品上的应用受到一定限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种本发明目的是提供一种无需隔离电源即可实现驱动的多输入组件级快速关断装置的驱动电路。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于多输入组件级快速关断装置的驱动电路，用于控制连接光伏组件的驱动开关Qn的启动与关断，光伏组件具有输入正极PVn+、输入负极PVn-；所述驱动电路包括光电耦合器U1、信号输入端以及供电电源V3，信号输入端通过电阻R0连接三极管Q1，所述三极管Q1串联连接到光电耦合器U1的输入侧，光电耦合器U1的输出侧分别连接光伏组件输入正极PVn+与输入负极PVn-，在光伏组件输入负极PVn-与驱动开关Qn之间设置一个稳压二极管D2，光伏组件输入正极PVn+通过电阻R2分别连接到光电耦合器U1和驱动开关Qn。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述稳压二极管D2与所述光电耦合器U1并联连接在所述光伏组件输入正极PVn+、光伏组件输入负极PVn-之间。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述驱动开关为MOSFET、IGBT或继电器中的任意一种。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述供电电源V3提供的电压大于3伏，且所述供电电源V3与光电耦合器U1之间还设置有一个限流电阻R1。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述光电耦合器U1为线性光耦。
为实现上述目的，本发明还可以采用如下技术方案：一种多输入组件级快速关断装置，用于光伏系统，该光伏系统具有串联在一起的第1组到第n组光伏组件，该快速关断装置包括：控制单元、与所述控制单元连接的驱动电路、向所述控制单元供电的辅助电源；所述快速关断装置还包括若干驱动开关，每个驱动开关分别对应连接在光伏组件与所述驱动电路之间，所述辅助电源一端接地、另一端连接到第一组光伏组件的输入正极；所述驱动电路为前述驱动电路。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述n大于或等于2。
作为本发明进一步改进的技术方案，当信号输入端的驱动信号为低电平时，所述三极管Q1关断截止，所述光电耦合器U1的输出呈导通状态，光伏组件输入正极PVn+经电阻R2和光电耦合器U1的输出侧直接导通，所述驱动开关Qn与输入负极PVn-之间的电压接近0伏，因此驱动开关Qn断开；当信号输入端的驱动信号为高电平时，所述三极管Q1导通，光电耦合器U1的输出呈截止状态，输入正极PVn+经电阻R2和稳压二极管D2将电压稳到12伏，驱动开关Qn导通。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述每个驱动开关的驱动电源来自本组光伏组件。
为实现上述目的，本发明还可以采用如下技术方案：一种光伏系统，包括串联连接的若干组光伏组件以及如前所述的多输入组件级快速关断装置。
相较于现有技术，本发明通过将光伏组件的电压经电阻和稳压二极管稳压到12V，然后再驱动该组件对应的驱动开关，实现对该驱动开关的导通或关断。因此，驱动电源就无需采用多绕组变压器，使得成本、寿命和体积均得到改善。
附图说明
图1是本发明多输入组件级快速关断装置的示意图。
图2是本发明多输入组件级快速关断装置的非隔离电源式的驱动电路图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参图1至图2所示，本发明揭示了一种光伏系统，该光伏系统包括串联连接的n组光伏组件，n大于或等于2。每组光伏组件均具有输入正极PVn+和输入负极PVn-。在该光伏系统中，还包括一种多输入组件级的快速关断装置100。
请参阅图1所示，所述多输入组件级快速关断装置100包括控制单元MCU(MicroController Unit)、与该控制单元MCU连接的驱动电路、向该控制单元MCU供电的辅助电源以及若干驱动开关Q1、Q2、…Qn。每个驱动开关Qn分别对应连接在每组光伏组件与所述驱动电路之间，所述辅助电源一端接地、另一端连接到第一组光伏组件的输入正极。可以看到驱动电路与辅助电源之间没有设置隔离电源绕组和/或变压器。在所述光伏系统的电力输出端OUT+与OUT-之间，还设置了一个输出旁路二极管D1。在电力输出端OUT-与第一组光伏组件的输入负极PV1-之间连接了一个驱动开关Q1。该驱动开关与所述驱动电路串联连接。
下面结合图2对本发明的驱动电路进一步详细描述。
所述多输入组件级快速关断装置的驱动电路，被设计应用于控制驱动开关Qn的启动与关断。该驱动电路包括光电耦合器U1、信号输入端MOS_CTL以及供电电源V3。信号输入端MOS_CTL通过电阻R0连接三极管Q1，三极管Q1串联连接到光电耦合器U1的输入侧1，光电耦合器U1的输出侧3、4分别连接光伏组件输入正极PVn+与输入负极PVn-。在光伏组件输入负极PVn-与驱动开关Qn之间设置一个稳压二极管D2，在光伏组件输入正极PVn+连接到驱动开关Qn或光电耦合器U1之间设置一个电阻R2。在本发明中，通过电阻R2和稳压二极管D2可以将光伏组件提供的电压稳压到12伏。所述供电电源V3提供的电压大于3伏。
该驱动电路的非隔离稳压式驱动方式如下：当信号输入端的驱动信号MCT_CTL为低电平时，所述三极管Q1关断截止，所述光电耦合器U1的输出呈导通状态，光伏组件输入正极PVn+经电阻R2和光电耦合器U1的输出侧4直接导通，此时所述驱动开关Qn与输入负极PVn-之间的电压接近0伏，因此驱动开关Qn断开。当信号输入端的驱动信号MCT_CTL为高电平时，所述三极管Q1导通，光电耦合器U1的输出呈截止状态，输入正极PVn+经电阻R2和稳压二极管D2将电压稳到12伏，12伏即可驱动所述驱动开关Qn导通。
可以理解的，在本实施方式中，n为大于或等于2。换言之，所述光伏组件至少为两组，所述驱动开关至少为两个。所述驱动开关可以是MOSFET、IGBT或继电器之间的任意一种。所述光电耦合器U1为线性光耦。在本实施方式中，所述供电电源V3与光电耦合器U1之间还设置有一个限流电阻R1。
另外，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种用于多输入组件级快速关断装置的驱动电路，用于控制连接光伏组件的驱动开关Qn的启动与关断，光伏组件具有输入正极PVn+、输入负极PVn-，其特征在于：所述驱动电路包括光电耦合器U1、信号输入端以及供电电源V3，信号输入端通过电阻R0连接三极管Q1，所述三极管Q1串联连接到光电耦合器U1的输入侧，光电耦合器U1的输出侧分别连接光伏组件输入正极PVn+与输入负极PVn-，在光伏组件输入负极PVn-与驱动开关Qn之间设置一个稳压二极管D2，光伏组件输入正极PVn+通过电阻R2分别连接到光电耦合器U1和驱动开关Qn。
2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述稳压二极管D2与所述光电耦合器U1并联连接在所述光伏组件输入正极PVn+、光伏组件输入负极PVn-之间。
3.如权利要求2所述的驱动电路，其特征在于：所述驱动开关为MOSFET、IGBT或继电器中的任意一种。
4.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述供电电源V3提供的电压大于3伏，且所述供电电源V3与光电耦合器U1之间还设置有一个限流电阻R1。
5.如权利要求4所述的驱动电路，其特征在于：所述光电耦合器U1为线性光耦。
6.一种多输入组件级快速关断装置，用于光伏系统，该光伏系统具有串联在一起的第1组到第n组光伏组件，该快速关断装置包括：控制单元、与所述控制单元连接的驱动电路、向所述控制单元供电的辅助电源，其特征在于：还包括若干驱动开关，每个驱动开关分别对应连接在光伏组件与所述驱动电路之间，所述辅助电源一端接地、另一端连接到第一组光伏组件的输入正极；所述驱动电路为权利要求1-5任一项所述的驱动电路。
7.如权利要求6所述的多输入组件级快速关断装置，其特征在于：所述n大于或等于2。
8.如权利要求7所述的多输入组件级快速关断装置，其特征在于：当信号输入端的驱动信号为低电平时，所述三极管Q1关断截止，所述光电耦合器U1的输出呈导通状态，光伏组件输入正极PVn+经电阻R2和光电耦合器U1的输出侧直接导通，所述驱动开关Qn与输入负极PVn-之间的电压接近0伏，因此驱动开关Qn断开；当信号输入端的驱动信号为高电平时，所述三极管Q1导通，光电耦合器U1的输出呈截止状态，输入正极PVn+经电阻R2和稳压二极管D2将电压稳到12伏，驱动开关Qn导通。
9.如权利要求8所述的多输入组件级快速关断装置，其特征在于：所述每个驱动开关的驱动电源来自本组光伏组件。
10.一种光伏系统，包括串联连接的若干组光伏组件，其特征在于：还包括如权利要求8所述的多输入组件级快速关断装置。
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