CN109274058A - 保护电路、保护方法和保护装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提出一种保护电路、保护方法和保护装置，涉及光伏发电领域。本公开在异常情况发生时，能够通过开关器件及时切断光伏板与其他设备的连接，对光伏发电系统起到保护作用。
Description
技术领域
本公开涉及光伏发电领域，特别涉及一种保护电路、保护方法和保护装置。
背景技术
光伏发电系统能够将光能转换成电能，是一种清洁的能源。光伏发电系统的串联电压可以高达数千伏，光伏发电系统的关键部件光伏板可能会发生火灾等异常情况，存在安全隐患。
发明内容
鉴于此，本公开提出一种光伏发电的保护方案，在火灾等异常情况发生时，能够通过开关器件及时切断光伏板与其他设备的连接，对光伏发电系统起到保护作用。
本公开的一些实施例提出一种保护电路，包括：
光伏板，
功率优化器，
以及
开关器件，
其中，开关器件设置在光伏板和功率优化器的输入端之间的连接线路上。
在一些实施例中，在有多个光伏板和多个功率优化器的情况下，不同的光伏板连接不同的功率优化器，各个功率优化器并联或串联。
在一些实施例中，功率优化器的输出端跨接有旁路器件。
在一些实施例中，旁路器件包括二极管。
在一些实施例中，如果不同的光伏板连接的各个不同的功率优化器串联，在光伏板对自身的部分电池片进行短路的异常情况下，旁路器件处于旁路功能开启状态。
在一些实施例中，在光伏板异常的情况下，或者，在功率优化器的输出端所连接的直流母线或负载故障的情况下，开关器件处于断开状态。
在一些实施例中，开关器件包括功率继电器、直流接触器、功率开关器件。
在一些实施例中，功率优化器包括升压电路。
在一些实施例中，功率优化器还包括滤波电路、防止反向电路中的至少一个。
本公开的一些实施例提出一种保护方法，包括：
检测光伏板是否异常，或者，检测功率优化器的输出端所连接的直流母线或负载是否发生故障；
在检测到光伏板异常或者直流母线故障或者负载故障的情况下，控制设置在光伏板和功率优化器的输入端之间的连接线路上的开关器件断开。
在一些实施例中，还包括：如果不同的光伏板连接的各个不同的功率优化器串联，在光伏板对自身的部分电池片进行短路的异常情况下，控制跨接在功率优化器的输出端的旁路器件开启旁路功能。
本公开的一些实施例提出一种保护装置，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行前述任意一个实施例的保护方法。
本公开的一些实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任意一个实施例的保护方法。
附图说明
下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。根据下面参照附图的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开一些实施例的保护电路的示意图。
图2为本公开一些实施例的保护电路的示意图。
图3示出了本公开各个功率优化器并联时的保护电路的示意图。
图4示出了本公开各个功率优化器串联时的保护电路的示意图。
图5示出了本公开某个光伏板异常时相应的开关器件智能断开的各个功率优化器串联时的保护电路的示意图。
图6示出了本公开某个光伏板异常时相应的开关器件智能断开的各个功率优化器并联时的保护电路的示意图。
图7为本公开一些实施例的保护方法的示意图。
图8为本公开一些实施例的保护装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为本公开一些实施例的保护电路的示意图。
如图1所示，该实施例的保护电路包括：光伏板10，功率优化器20，以及开关器件30。其中，开关器件30设置在光伏板10和功率优化器20的输入端之间的连接线路上。
其中，开关器件30例如可以采用功率继电器、直流接触器、IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)和MOS(metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体)场效应晶体管等功率开关器件等实现。
在光伏板10异常(如光伏板10发生火灾或被遮挡)的情况下，开关器件30处于断开状态，从而及时切断光伏板10与功率优化器20及其后续器件的连接，避免损坏功率优化器20及其后续器件。
在功率优化器20的输出端所连接的直流母线或负载(如变流器)故障的情况下，如直流母线或负载短路，开关器件30处于断开状态，从而及时切断光伏板10与功率优化器20及其后续器件的连接，避免损坏光伏板。
在光伏发电系统正常工作的情况下，开关器件30可以处于连接状态，使得光伏板10产生的电能通过功率优化器20输出给后续器件。
如图1所示，功率优化器20的输出端可以跨接旁路器件40。旁路器件40例如可以采用二极管实现。
在光伏板10发生遮挡时，光伏板10可能对自身的部分电池片进行短路，而剩余的电池片仍然会输出电能，在这种异常情况下，如果旁路器件40处于旁路功能开启状态，则可以将光伏板10及其功率优化器20旁路，可以避免各个光伏板发电特性明显不一致对整个系统造成的损害。此时，光伏板10及其功率优化器20之间还是有通路，会产生电能损耗，因此，可以断开二者之间的开关器件30。此外，旁路器件40可以在不同的光伏板连接的各个不同的功率优化器串联的情况下，开启旁路功能(如图5所示)，在各个不同的功率优化器并联的情况下，不开启旁路功能(如图6所示)。
图2为本公开一些实施例的保护电路的示意图。
如图2所示，功率优化器20例如包括升压电路21，滤波电路22，防止反向电路23等，但不限于所举示例。
升压电路21例如由图2所示的电容C1、电感L1、MOS管Q1、二极管D1等器件实现。
滤波电路22例如由图2所示的电容C2等器件实现。采用电容实现的滤波电路22可以与升压电路21并联。
防止反向电路23例如由图2所示的二极管D2等器件实现。防止反向电路23可以连接在升压电路21与滤波电路22之间的线路上。
旁路器件40例如由图2所示的二极管D3等器件实现。开关器件30如图2所示的开关K。
上述的功率优化器20可以进行升压处理并进行最大功率点跟踪(Maximum PowerPoint Tracking，简称MPPT)，是一种直流到直流的变换电路(简称DCDC)。此外，功率优化器20还可以采用其他拓扑的功率优化器。
在一些实施例中，在有多个光伏板(称为光伏板阵列)和多个功率优化器(称为功率优化器阵列)的情况下，每个光伏板可以连接一个功率优化器，不同的光伏板连接不同的功率优化器，各个功率优化器可以并联或串联。
下面对图3～6中的符号进行统一说明。参照图2，在图3～6中，开关K1、K2、K3是分别位于不同光伏支路上的开关K，电容C1-1，C1-2，C1-3是分别位于不同光伏支路上的电容C1，电感L1-1，L1-2，L1-3是分别位于不同光伏支路上的电感L1，MOS管Q1-1，Q1-2，Q1-3是分别位于不同光伏支路上的MOS管Q1，二极管D1-1，D1-2，D1-3是分别位于不同光伏支路上的二极管D1，电容C2-1，C2-2，C2-3是分别位于不同光伏支路上的电容C2，二极管D2-1，D2-2，D2-3是分别位于不同光伏支路上的二极管D2，二极管D3-1，D3-2，D3-3是分别位于不同光伏支路上的二极管D3。
图3示出了本公开各个功率优化器并联时的保护电路的示意图。如图3所示，每个功率优化器的输出端分别连接在直流母线的正极和负极。
图4示出了本公开各个功率优化器串联时的保护电路的示意图。如图4所示，各个功率优化器的输出端彼此串联，边缘处的两个输出端点分别连接在直流母线的正极和负极。
图5示出了本公开某个光伏板异常时相应的开关器件智能断开的各个功率优化器串联时的保护电路的示意图。如图5所示，光伏板2发生异常，其相应的开关器件K2断开，其他正常工作的光伏板1,3相应的开关器件K1和K3可以闭合。此外，二极管D3-2导通以开启旁路功能，二极管D3-1和D3-3不导通。
图6示出了本公开某个光伏板异常时相应的开关器件智能断开的各个功率优化器并联时的保护电路的示意图。如图6所示，光伏板1发生异常，其相应的开关器件K1断开，其他正常工作的光伏板2,3相应的开关器件K2和K3可以闭合。此外，二极管D3-1、D3-2和D3-3均不导通。
图7为本公开一些实施例的保护方法的示意图。
如图7所示，该实施例的保护方法包括：步骤S710和S720，可选地，还可以包括步骤S730。
在步骤S710，检测光伏板是否异常，或者，检测功率优化器的输出端所连接的直流母线或负载是否发生故障。
在步骤S720，在检测到光伏板异常或者直流母线故障或者负载故障的情况下，控制设置在光伏板和功率优化器的输入端之间的连接线路上的开关器件断开。
从而，在开关器件所连接的其中一边器件发生异常时，及时切断开关器件所连接的两边器件之间的连接，避免损坏开关器件所连接的另一边器件，对光伏发电系统起到保护作用。
在步骤S730，如果不同的光伏板连接的各个不同的功率优化器串联，在光伏板对自身的部分电池片进行短路的异常情况下，控制跨接在功率优化器的输出端的旁路器件开启旁路功能，可以将光伏板10及其功率优化器20旁路，可以避免各个光伏板发电特性明显不一致对整个系统造成的损害。
需要说明的是，步骤S720和S730的执行可以不分先后顺序。
图8为本公开一些实施例的保护装置的示意图。
如图8所示，该实施例的保护装置，包括：存储器810；以及耦接至存储器810的处理器820，处理器820被配置为基于存储在存储器810中的指令，执行前述任意一个实施例的保护方法。
其中，存储器810例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。
本公开的一些实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任意一个实施例的保护方法。
本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种保护电路，包括：
光伏板，
功率优化器，
以及
开关器件，
其中，开关器件设置在光伏板和功率优化器的输入端之间的连接线路上。
2.如权利要求1所述的保护电路，其中，
在有多个光伏板和多个功率优化器的情况下，不同的光伏板连接不同的功率优化器，各个功率优化器并联或串联。
3.如权利要求1所述的保护电路，其中，功率优化器的输出端跨接有旁路器件。
4.如权利要求3所述的保护电路，其中，旁路器件包括二极管。
5.如权利要求3所述的保护电路，其中，
如果不同的光伏板连接的各个不同的功率优化器串联，在光伏板对自身的部分电池片进行短路的异常情况下，旁路器件处于旁路功能开启状态。
6.如权利要求1-5任意一项的保护电路，其中，
在光伏板异常的情况下，或者，在功率优化器的输出端所连接的直流母线或负载故障的情况下，开关器件处于断开状态。
7.如权利要求1-5任意一项所述的保护电路，其中，
开关器件包括直流接触器、功率开关器件。
8.如权利要求1-5任意一项所述的保护电路，其中，功率优化器包括升压电路。
9.如权利要求8所述的保护电路，功率优化器还包括滤波电路、防止反向电路中的至少一个。
10.一种保护方法，包括：
检测光伏板是否异常，或者，检测功率优化器的输出端所连接的直流母线或负载是否发生故障；
在检测到光伏板异常或者直流母线故障或者负载故障的情况下，控制设置在光伏板和功率优化器的输入端之间的连接线路上的开关器件断开。
11.如权利要求10所述的保护方法，还包括：
如果不同的光伏板连接的各个不同的功率优化器串联，在光伏板对自身的部分电池片进行短路的异常情况下，控制跨接在功率优化器的输出端的旁路器件开启旁路功能。
12.一种保护装置，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行权利要求10-11中任一项所述的保护方法。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求10-11中任一项所述的保护方法。
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Cited By (1)
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2018
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| CN110492592B (zh) * | 2019-09-06 | 2021-06-04 | 珠海格力电器股份有限公司 | 直流微电网系统运行控制方法和装置 |
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