CN111224424A - 一种光伏组件关断器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件关断器，包括辅助电源，控制模块，开关器件以及用于串联第一光伏组件和第二光伏组件的串联通路，辅助电源的输入端与第一光伏器件的输出端连接或辅助电源的输入端与第二光伏组件的输出端连接，且辅助电源与开关器件串联；开关器件设于第一光伏组件与光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路或第二光伏组件与光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路或第一光伏组件和第二光伏组件之间的串联通路；控制模块与开关器件的控制端连接，用于控制开关器件的通断。本发明提供的光伏组件关断器，实现了一个光伏组件关断器控制两个光伏组件与逆变器的连接，相较于针对单个光伏组件的光伏组件关断器，大幅减少了电子器件数目。

Description

一种光伏组件关断器

技术领域

本发明涉及光伏并网发电技术领域，特别是涉及一种光伏组件关断器。

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，也就是在检测到电弧的时候要马上关断逆变器的运行。但是，即使逆变器停止运行了，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。所以最安全的做法是有个控制功能把每个光伏组件的输出电压关断，这样就应该完全消除直流高压。

图1为现有技术中的光伏组件关断器的连接示意图。

如图1所示，现有技术中通过在每个光伏组件后面加入光伏组件关断器，光伏组件关断器的输出端再串联连接逆变器，光伏组件关断器内部通常设有两个开关，设有关断控制器可以控制关断器内部的开关断开，使直流电缆上电压很低。

然而，随着串联的光伏组件的数量的增加，光伏组件关断器的数量随之增加，其中涉及到的电子器件、芯片、线缆等器件更是成倍增长。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏组件关断器，用于节省光伏系统中光伏组件关断器的数量，进而节省相应的器件，降低成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏组件关断器，包括辅助电源，控制模块，开关器件以及用于串联第一光伏组件和第二光伏组件的串联通路；

其中，所述辅助电源的输入端与所述第一光伏器件的输出端连接或所述辅助电源的输入端与所述第二光伏组件的输出端连接，且所述辅助电源与所述开关器件串联；所述开关器件设于所述第一光伏组件与光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路或所述第二光伏组件与所述光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路或所述第一光伏组件和所述第二光伏组件之间的串联通路中的至少一个；所述控制模块与所述开关器件的控制端连接，用于控制所述开关器件的通断。

可选的，所述开关器件具体包括第一开关，第二开关和第三开关；

其中，所述第一开关设于所述第一光伏组件与所述光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路；所述第二开关设于所述第一光伏组件和所述第二光伏组件之间的串联通路；所述第三开关设于所述第二光伏组件与所述光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路。

可选的，所述辅助电源的正极端与所述第一光伏组件的正极端连接，所述辅助电源的负极端与所述第一光伏组件的负极端连接；所述第一开关的第一端与所述辅助电源的正极端连接，所述第一开关的第二端与光伏组件关断器的正极输出端连接；所述第二开关的第一端与所述辅助电源的负极端连接，所述第二开关的第二端与所述第二光伏组件的正极端连接；所述第三开关的第一端与所述第二光伏组件的负极端连接，所述第三开关的第二端与所述光伏组件关断器的负极输出端连接。

可选的，所述开关器件还包括设于所述第二开关的第二端与所述第二光伏组件的正极端之间的第四开关。

可选的，所述辅助电源的正极端与所述第一光伏组件的正极端连接，所述辅助电源的负极端与所述第一光伏组件的负极端连接；所述第一开关的第一端与所述辅助电源的正极端连接，所述第一开关的第二端与光伏组件关断器的正极输出端连接；所述第二开关的第一端与所述辅助电源的负极端连接，所述第二开关的第二端与所述第二光伏组件的正极端连接；所述第三开关的第一端与所述第二光伏组件的正极端连接，所述第三开关与所述第二光伏组件的负极端连接。

可选的，所述开关器件还包括与所述第三开关并联的第五开关。

当所述第二光伏组件的数量为多个时，所述用于串联第一光伏组件和第二光伏组件的串联通路包括所述第一光伏组件与一个所述第二光伏组件之间的串联通路和各所述第二光伏组件之间的串联通路；

其中，一个所述串联通路设有一个所述第二开关。

可选的，还包括二极管；

所述二极管的阳极端与光伏组件关断器的负极输出端连接，所述二极管的阴极端与所述光伏组件关断器的正极输出端连接。

可选的，所述开关器件具体为MOS管或IGBT或晶闸管或三极管或继电器。

本发明所提供的光伏组件关断器，包括辅助电源，控制模块，开关器件以及用于串联第一光伏组件和第二光伏组件的串联通路；其中，辅助电源的输入端与第一光伏器件的输出端连接或辅助电源的输入端与第二光伏组件的输出端连接，且辅助电源与开关器件串联；开关器件设于第一光伏组件与光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路或第二光伏组件与光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路或第一光伏组件和第二光伏组件之间的串联通路中的至少一个；控制模块与开关器件的控制端连接，用于控制开关器件的通断。通过本发明提供的光伏组件关断器，实现了在光伏组件关断器的内部断开第一光伏组件、第二光伏组件与逆变器的连接，从而一个光伏组件关断器可以控制两个光伏组件与逆变器的连接，相较于针对单个光伏组件的光伏组件关断器，大幅减少了电子器件数目，减少了机构件，降低了产品成本，降低了功耗。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的光伏组件关断器的连接示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光伏组件关断器的连接示意图；

图3为本发明实施例提供的第一种光伏组件关断器的电路图；

图4为本发明实施例提供的第二种光伏组件关断器的电路图；

图5为图4所示的光伏组件关断器的工作状态示意图；

图6为本发明实施例提供的第三种光伏组件关断器的电路图；

图7为本发明实施例提供的第四种光伏组件关断器的电路图；

图8为图7所示的光伏组件关断器的工作状态示意图；

图9为图7所示的光伏组件关断器的关断状态示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种光伏组件关断器的连接示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种光伏组件关断器，用于节省光伏系统中光伏组件关断器的数量，进而节省相应的器件，降低成本。

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。

实施例一

图2为本发明实施例提供的一种光伏组件关断器的连接示意图。

本发明实施例提供一种可以连接多个光伏组件的光伏组件关断器，如图2所示，以一个光伏组件关断器连接两个光伏组件为例，本发明实施例提供的光伏组件关断器与两个光伏组件的输出端连接，可以控制两个光伏组件与逆变器的连接与否。各光伏组件关断器的输出端串联，最后连接至逆变器。

为实现图2所示的效果，本发明实施例提供的光伏组件关断器可以包括辅助电源，控制模块，开关器件以及用于串联第一光伏组件和第二光伏组件的串联通路；

其中，辅助电源的输入端与第一光伏器件的输出端连接或辅助电源的输入端与第二光伏组件的输出端连接，且辅助电源与开关器件串联；开关器件设于第一光伏组件与光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路或第二光伏组件与光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路或第一光伏组件和第二光伏组件之间的串联通路中的至少一个；控制模块与开关器件的控制端连接，用于控制开关器件的通断。

在本发明实施例提供的光伏组件关断器中，设有第一光伏组件与光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路、第二光伏组件与光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路以及第一光伏组件和第二光伏组件之间的串联通路。通过串联通路，第一光伏组件和第二光伏组件在本发明实施例提供的光伏组件关断器中实现了串联，并通过本发明实施例提供的光伏组件关断器进一步与其他光伏组件串联，最终接入逆变器。

由于本发明实施例提供的光伏组件关断器中的各通路均为串联关系，因此开关器件可以设于第一光伏组件与光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路，也可以设于第二光伏组件与光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路，也可以设于第一光伏组件和第二光伏组件之间的串联通路。开关器件可以采用MOS管，也可以采用能实现相同功能的其他器件，如IGBT、晶闸管、三极管或继电器。

辅助电源的电源来源于第一光伏组件或第二光伏组件，用于给整个光伏组件关断器的电路供电。

进一步的，本发明实施例提供的光伏组件关断器还包括二极管；

二极管的阳极端与光伏组件关断器的负极输出端连接，二极管的阴极端与光伏组件关断器的正极输出端连接。

本发明实施例提供的光伏组件关断器，包括辅助电源，控制模块，开关器件以及用于串联第一光伏组件和第二光伏组件的串联通路；其中，辅助电源的输入端与第一光伏器件的输出端连接或辅助电源的输入端与第二光伏组件的输出端连接，且辅助电源与开关器件串联；开关器件设于第一光伏组件与光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路或第二光伏组件与光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路或第一光伏组件和第二光伏组件之间的串联通路中的至少一个；控制模块与开关器件的控制端连接，用于控制开关器件的通断。通过本发明提供的光伏组件关断器，实现了在光伏组件关断器的内部断开第一光伏组件、第二光伏组件与逆变器的连接，从而一个光伏组件关断器可以控制两个光伏组件与逆变器的连接，相较于针对单个光伏组件的光伏组件关断器，大幅减少了电子器件数目，减少了机构件，降低了产品成本，降低了功耗。

实施例二

在实施例一的基础上，为实现单点故障冗余，提高关断可靠性，开关器件具体包括第一开关，第二开关和第三开关；

其中，第一开关设于第一光伏组件与光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路；第二开关设于第一光伏组件和第二光伏组件之间的串联通路；第三开关设于第二光伏组件与光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路。

实施例三

图3为本发明实施例提供的第一种光伏组件关断器的电路图；图4为本发明实施例提供的第二种光伏组件关断器的电路图；图5为图4所示的光伏组件关断器的工作状态示意图。

基于实施例二，本发明实施例提供的一种光伏组件关断器的电路如图3所示，辅助电源的正极端与第一光伏组件的正极端PV1+连接，辅助电源的负极端与第一光伏组件的负极端PV1-连接；第一开关S1的第一端与辅助电源的正极端连接，第一开关S1的第二端与伏组件关断器的正极输出端连接；第二开关S2的第一端与辅助电源的负极端连接，第二开关S2的第二端与第二光伏组件的正极端PV2+连接；第三开关S3的第一端与第二光伏组件的负极端PV2-连接，第三开关S3的第二端与光伏组件关断器的负极输出端OUT-连接。

在实际应用中，图3即为本发明实施例提供的第一种光伏组件关断器的关断状态示意图。在工作状态时，控制模块控制第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均导通。在关断状态下，通过控制模块控制第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3断开，使第一光伏组件和第二光伏组件从全体光伏组件的串联通路上脱落，且第一光伏组件与第二光伏组件之间不再连接。即使第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3中有一个故障，也可以通过其他开关的断开实现上述对第一光伏组件与第二光伏组件的关断。

辅助电源可以与第一光伏组件的输出端连接，也可以与第二光伏组件的输出端连接。

为进一步提高关断可靠性，如图4所示，开关器件还包括设于第二开关S2的第二端与第二光伏组件的正极端PV2+之间的第四开关S4。

在实际应用中，第四开关S4与第二开关S2形成冗余，控制方法与第二开关S2一致。图4即为本发明实施例提供的第二种光伏组件关断器的关断状态示意图。本发明实施例提供的第二种光伏组件关断器的工作状态如图5所示。

实施例四

图6为本发明实施例提供的第三种光伏组件关断器的电路图；图7为本发明实施例提供的第四种光伏组件关断器的电路图；图8为图7所示的光伏组件关断器的工作状态示意图；图9为图7所示的光伏组件关断器的关断状态示意图。

基于实施例二，本发明实施例提供的一种光伏组件关断器的电路如图6所示，辅助电源的正极端与第一光伏组件的正极端PV1+连接，辅助电源的负极端与第一光伏组件的负极端PV1-连接；第一开关S1的第一端与辅助电源的正极端连接，第一开关S1的第二端与光伏组件关断器的正极输出端OUT+连接；第二开关S2的第一端与辅助电源的负极端连接，第二开关S2的第二端与第二光伏组件的正极端PV2+连接；第三开关S3的第一端与第二光伏组件的正极端PV2+连接，第三开关S3与第二光伏组件的负极端PV2-连接。

在实际应用中，在工作状态时，控制模块控制第一开关S1和第二开关S2导通，控制第三开关S3关断。在关断状态时，控制模块控制第一开关S1和第二开关S2关断以断开第一开关S1与光伏组件关断器的正极输出端OUT+之间的连接以及第一开关S1与第二开关S2之间的串联连接，控制第三开关S3导通以短路第二光伏组件，实现对第二光伏组件的关断。

为进一步提高关断可靠性，如图7所示，开关器件还包括与第三开关S3并联的第五开关S5。在实际应用中，第五开关S5与第三开关S3形成冗余，控制方法与第三开关S3一致。本发明实施例提供的第四种光伏组件关断器的工作状态如图8所示，本发明实施例提供的第四种光伏组件关断器的关断状态如图9所示。

实施例五

图10为本发明实施例提供的另一种光伏组件关断器的连接示意图。

基于上述实施例，当第二光伏组件的数量为多个时，则用于串联第一光伏组件和第二光伏组件的串联通路包括第一光伏组件与一个第二光伏组件之间的串联通路和各第二光伏组件之间的串联通路；

其中，一个串联通路设有一个第二开关S2。

在具体实施中，当一个第一光伏组件与多个第二光伏组件连接时，第一光伏组件与第二光伏组件之间的串联通路有多个，可以每个串联通路均设置一个第二开关S2，也可以仅在一个串联通路设置一个第二开关S2。

如图10所示，以第二光伏组件的数量为两个，即一个光伏组件关断器连接三个光伏组件为例，本发明实施例提供的光伏组件关断器与三个光伏组件的输出端连接，三个光伏组件在光伏组件关断器内串联，而后各光伏组件关断器的输出端串联，最后连接至逆变器。三个光伏组件之间有两个串联通路，可以对应两个第二开关S2，也可以仅在其中一个串联通路上设置一个第二开关S2。

当第二光伏组件的数量为多个时，各开关器件的具体安装位置和对应的控制方案以及冗余设置方案可以参考上述实施例，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种光伏组件关断器进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，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。

Claims (9)

1.一种光伏组件关断器，其特征在于，包括辅助电源，控制模块，开关器件以及用于串联第一光伏组件和第二光伏组件的串联通路；

其中，所述辅助电源的输入端与所述第一光伏器件的输出端连接或所述辅助电源的输入端与所述第二光伏组件的输出端连接，且所述辅助电源与所述开关器件串联；所述开关器件设于所述第一光伏组件与光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路或所述第二光伏组件与所述光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路或所述第一光伏组件和所述第二光伏组件之间的串联通路中的至少一个；所述控制模块与所述开关器件的控制端连接，用于控制所述开关器件的通断。

2.根据权利要求1所述的光伏组件关断器，其特征在于，所述开关器件具体包括第一开关，第二开关和第三开关；

其中，所述第一开关设于所述第一光伏组件与所述光伏组件关断器的正极输出端之间的输出通路；所述第二开关设于所述第一光伏组件和所述第二光伏组件之间的串联通路；所述第三开关设于所述第二光伏组件与所述光伏组件关断器的负极输出端之间的输出通路。

3.根据权利要求2所述的光伏组件关断器，其特征在于，所述辅助电源的正极端与所述第一光伏组件的正极端连接，所述辅助电源的负极端与所述第一光伏组件的负极端连接；所述第一开关的第一端与所述辅助电源的正极端连接，所述第一开关的第二端与光伏组件关断器的正极输出端连接；所述第二开关的第一端与所述辅助电源的负极端连接，所述第二开关的第二端与所述第二光伏组件的正极端连接；所述第三开关的第一端与所述第二光伏组件的负极端连接，所述第三开关的第二端与所述光伏组件关断器的负极输出端连接。

4.根据权利要求3所述的光伏组件关断器，其特征在于，所述开关器件还包括设于所述第二开关的第二端与所述第二光伏组件的正极端之间的第四开关。

5.根据权利要求2所述的光伏组件关断器，其特征在于，所述辅助电源的正极端与所述第一光伏组件的正极端连接，所述辅助电源的负极端与所述第一光伏组件的负极端连接；所述第一开关的第一端与所述辅助电源的正极端连接，所述第一开关的第二端与光伏组件关断器的正极输出端连接；所述第二开关的第一端与所述辅助电源的负极端连接，所述第二开关的第二端与所述第二光伏组件的正极端连接；所述第三开关的第一端与所述第二光伏组件的正极端连接，所述第三开关与所述第二光伏组件的负极端连接。

6.根据权利要求5所述的光伏组件关断器，其特征在于，所述开关器件还包括与所述第三开关并联的第五开关。

7.根据权利要求2所述的光伏组件关断器，其特征在于，当所述第二光伏组件的数量为多个时，所述用于串联第一光伏组件和第二光伏组件的串联通路包括所述第一光伏组件与一个所述第二光伏组件之间的串联通路和各所述第二光伏组件之间的串联通路；

其中，一个所述串联通路设有一个所述第二开关。

8.根据权利要求1所述的光伏组件关断器，其特征在于，还包括二极管；

所述二极管的阳极端与光伏组件关断器的负极输出端连接，所述二极管的阴极端与所述光伏组件关断器的正极输出端连接。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的光伏组件关断器，其特征在于，所述开关器件具体为MOS管或IGBT或晶闸管或三极管或继电器。

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