CN110729751A

CN110729751A - 一种直流组件关断器

Info

Publication number: CN110729751A
Application number: CN201810778180.4A
Authority: CN
Inventors: 罗宇浩; 周懂明; 宁志华
Original assignee: Zhejiang Ying Da Wick Electronics Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Ying Da Wick Electronics Co Ltd
Priority date: 2018-07-16
Filing date: 2018-07-16
Publication date: 2020-01-24

Abstract

本申请公开了一种直流组件关断器，包括：第一端与直流组件的第一端相连，第二端与电压输出端口的第一端相连的组件开关管；第一端与组件开关管的第二端相连，第二端分别与直流组件的第二端、电压输出端口的第二端均相连的旁路开关管；其中，组件开关管开通且旁路开关管关闭时，直流组件向电压输出端口输出电压；组件开关管关闭且旁路开关管开通时，直流组件不向电压输出端口输出电压。本申请通过调整组件开关管与旁路开关管的导通状态，来控制直流组件是否向电压输出端口库输出电压，调整方法简单快捷，当光伏系统中的直流组件均应用该直流组件关断器，能够实现快速关断直流组件的输出电压，降低直流电缆上电压，保证光伏系统的设备安全。

Description

一种直流组件关断器

技术领域

本发明涉及并网发电系统领域，特别涉及一种直流组件关断器。

背景技术

由于太阳能的可再生性及清洁性，光伏并网发电技术得以迅猛发展。通常的光伏系统是多个光伏组件串联形成组串，然后接入逆变器实现直流转换为交流而并网。串联的光伏组件形成直流高压，这种高压在不安全时会导致人身危险和火灾事故。现场光伏系统要求逆变器有防电弧保护，也就是在检测到直流电缆上的电弧时要马上关断逆变器的运行，以停止直流电流，保护直流侧设备。但是，即使逆变器停止运行，光伏组件串起来以后的直流电缆还是会输出高压电，有安全风险。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直流组件关断器，以提高直流组件的安全性能，在出现故障时能迅速关断直流组件。其具体方案如下：

一种直流组件关断器，包括：

第一端与直流组件的第一端相连，第二端与电压输出端口的第一端相连的组件开关管；

第一端与所述组件开关管的第二端相连，第二端分别与所述直流组件的第二端、所述电压输出端口的第二端均相连的旁路开关管；

其中，所述组件开关管开通且所述旁路开关管关闭时，所述直流组件向所述电压输出端口输出电压；所述组件开关管关闭且所述旁路开关管开通时，所述直流组件不向所述电压输出端口输出电压。

优选的，所述直流组件关断器还包括：第一端与所述直流组件的第一端相连、第二端与所述直流组件的第二端相连的部分旁路模块，所述部分旁路模块包括多个部分旁路开关管，其中：

多个所述部分旁路开关管按一致的方向串联；

每个所述部分旁路开关管的第一端还与所述直流组件的单元之间的衔接点相连。

优选的，所述直流组件关断器还包括：

用于控制所述直流组件关断器的控制芯片。

优选的，所述控制芯片包括：

高侧开关管驱动单元，用于驱动所述组件开关管和两端均未接地的所述部分旁路开关管；

低侧开关管驱动单元，用于驱动一段接地的所述部分旁路开关管。

优选的，所述控制芯片具体用于：

根据状态检测模块获取的直流组件关断器的状态控制所述直流组件关断器。

优选的，所述状态检测模块包括：

电流检测单元和/或电压检测单元和/或电弧检测单元和/或温度检测单元。

优选的，所述控制芯片还包括：

通信单元，用于接收系统通讯信号以控制所述直流组件关断器。

优选的，所述控制芯片中还包括：

保证所述组件开关管与所述旁路开关管状态相反的自同步驱动单元。

优选的，所述控制芯片中还包括DC-DC转换供电单元。

优选的，所述组件开关管、所述旁路开关管以及所述部分旁路开关管均为MOS管。

本发明公开了一种直流组件关断器，包括：第一端与直流组件的第一端相连，第二端与电压输出端口的第一端相连的组件开关管；第一端与所述组件开关管的第二端相连，第二端分别与所述直流组件的第二端、所述电压输出端口的第二端均相连的旁路开关管；其中，所述组件开关管开通且所述旁路开关管关闭时，所述直流组件向所述电压输出端口输出电压；所述组件开关管关闭且所述旁路开关管开通时，所述直流组件不向所述电压输出端口输出电压。通过调整所述直流组件关断器中组件开关管与旁路开关管的导通状态，来控制直流组件是否向电压输出端口库输出电压，调整方法简单快捷，当光伏系统中的直流组件均应用该直流组件关断器，该直流组件关断器能够实现快速关断直流组件的输出电压，降低直流电缆上电压，保证光伏系统的设备安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种直流组件关断器的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种具体的直流组件关断器的结构示意图；

图3为本发明实施例中一种直流组件的结构示意图；

图4为本发明实施例中一种具体的直流组件关断器的结构示意图；

图5为本发明实施例中一种直流组件关断器的部分结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种直流组件关断器01，参见图1所示，包括：

第一端与直流组件02的第一端相连，第二端与电压输出端口03的第一端相连的组件开关管11；

第一端与所述组件开关管11的第二端相连，第二端分别与所述直流组件02的第二端、所述电压输出端口03的第二端均相连的旁路开关管12；

其中，所述组件开关管11开通且所述旁路开关管12关闭时，所述直流组件02向所述电压输出端口03输出电压；所述组件开关管11关闭且所述旁路开关管12开通时，所述直流组件02不向所述电压输出端口03输出电压。

可以理解的是，一个直流组件关断器01对应一个直流组件02，该直流组件关断器01控制直流组件02是否向电压输出端口03输出电压。在一个大型直流供电系统例如光伏供电系统中，多个直流组件02共同工作，通过对应的直流组件关断器01向电压输出端口03输出直流电压，多个电压输出端口03之间串联，将总的直流电压通过直流电缆和系统的安全控制器输入到逆变器中。一旦该直流供电系统中任意部位出现故障需要切断电源时，调整直流组件关断器01即可关断对应的直流组件02，降低直流电缆上的直流电压，提高直流系统的安全性。

本发明实施例公开了一种具体的直流组件关断器，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的参见图2所示：

所述直流组件关断器01还包括：

第一端与所述直流组件02的第一端相连、第二端与所述直流组件02的第二端相连的部分旁路模块13。

进一步的，所述部分旁路模块13包括多个部分旁路开关管131，其中：

多个所述部分旁路开关管131按一致的方向串联；

每个所述部分旁路开关管131的第一端还与所述直流组件02的单元之间的衔接点相连。

可以理解的是，参见图3所示，本实施例考虑到每个直流组件02中包括了多个电池片子串，当直流组件02中的某一个电池片子串故障出现热斑，部分旁路模块13可以将故障部分旁路关断以消除直流组件02的热斑，同时电流组件内其他部位依然可以正常工作，实现经济安全的效果。

可以理解的是，直流组件02的单元也就是电池片子串，部分旁路开关管131的个数与直流组件02中电池片子串的个数对应，所述衔接点在图2和图3中均以PV1、PV2、PV3、PV4的形式标出。如果图3中PV2与PV3之间的单元故障，使得直流组件02出现热斑，此时可以将PV2与PV3之间的部分旁路开关管131导通以旁路该故障单元，其他的部分旁路开关管131仍然关断，以此消除组件热斑。

本发明实施例公开了一种具体的直流组件关断器，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的参见图4、图5所示：

所述直流组件关断器01还包括：用于控制所述直流组件关断器的控制芯片14。

可以理解的是，控制芯片14具体通过发送对组件开关管11、旁路开关管12以及部分旁路开关管131的驱动信号来控制直流组件关断器01。

具体的，所述控制芯片14还包括：

高侧开关管驱动单元141，用于驱动组件开关管和两端均未接地的部分旁路开关管；

低侧开关管驱动单元142，用于驱动一端接地的部分旁路开关管。

其中，本实施例中组件开关管11、旁路开关管12以及部分旁路开关管131通常选择MOS管，当然也可以选择例如IGBT管、三极管等其他符合电路安全特性的开关管，这里不对开关管的类型作限定。

进一步的，控制芯片14中还包括：保证所述组件开关管与所述旁路开关管状态相反的自同步驱动单元143。

进一步的，控制芯片14中还包括：DC-DC转换供电单元144。

而控制芯片14的控制条件有两种，一种是根据状态检测模块15获取的直流组件关断器的状态控制所述直流组件关断器01，另一种是根据系统通讯信号控制所述直流组件关断器01。

具体的，所述状态检测模块15包括：电流检测单元151和/或电压检测单元152和/或电弧检测单元153和/或温度检测单元154。

以电流检测为例，参见图4所示，电流检测的动作包括电流采样和检测两部分，电流采样通过硬件完成，数据发送给控制芯片14进行检测，判断是否发出驱动信号控制直流组件关断器01。一般的，如果采样电流超过设定阈值，控制芯片14发出驱动信号开通组件开关管11，如果电流低于某一设定阈值(该设定阈值接近0)，关断组件开关管11。其中，电流降为0的情况有很多种，用安全控制器断开直流、逆变器关机、直流电缆断开、电弧保护设备检测到电弧触发保护等都有电流降为0的现象出现。除此之外，如果部分旁路开关管131上出现了0.7V左右的反压，开通该部分旁路开关管，旁路开关管12的开通思路与部分旁路开关管131相同。

可以理解的是，在根据系统通讯信号控制所述直流组件关断器01时，控制芯片14内部还包括通信单元145，该通信单元145与光伏系统中的总集中通信器以及安全控制器相连接，由光伏系统通过该通信单元145向控制芯片14发送控制信号，通信单元145接收系统通讯信号以控制直流组件关断器。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种直流组件关断器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种直流组件关断器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述直流组件关断器，其特征在于，还包括：第一端与所述直流组件的第一端相连、第二端与所述直流组件的第二端相连的部分旁路模块，所述部分旁路模块包括多个部分旁路开关管，其中：

多个所述部分旁路开关管按一致的方向串联；

3.根据权利要求2所述直流组件关断器，其特征在于，还包括：

用于控制所述直流组件关断器的控制芯片。

4.根据权利要求3所述直流组件关断器，其特征在于，所述控制芯片包括：

低侧开关管驱动单元，用于驱动一端接地的所述部分旁路开关管。

5.根据权利要求4所述直流组件关断器，其特征在于，所述控制芯片具体用于：

6.根据权利要求5所述直流组件关断器，其特征在于，所述状态检测模块包括：

7.根据权利要求4所述直流组件关断器，其特征在于，所述控制芯片还包括：

8.根据权利要求4-7任一项所述直流组件关断器，其特征在于，所述控制芯片中还包括：

9.根据权利要求8所述直流组件关断器，其特征在于，所述控制芯片中还包括DC-DC转换供电单元。

10.根据权利要求9所述直流组件关断器，其特征在于，所述组件开关管、所述旁路开关管以及所述部分旁路开关管均为MOS管。