CN113725847A - 一种光伏系统、直流汇流箱及故障隔离方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种光伏系统、直流汇流箱及故障隔离方法，包括：故障隔离电路和DC/DC变换电路；故障隔离电路的第一端连接N个光伏组串，故障隔离电路的第二端连接DC/DC变换电路的输入端；故障隔离电路包括多极开关，N个光伏组串中的每组光伏组串通过多极开关中的同一极开关连接功率变换电路的输入端；每组光伏组串包括至少两个光伏组串；N个光伏组串中存在反接故障时，多极开关联动均断开，从而降低硬件结构的复杂度，降低了故障隔离电路的成本。

Description

一种光伏系统、直流汇流箱及故障隔离方法
本申请要求于2021年02月20日提交中国国家知识产权局的国际申请号为PCT/CN2021/076962、申请名称为“一种光伏系统、直流汇流箱及故障隔离方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏系统、直流汇流箱及故障隔离方法。
背景技术
目前，光伏系统主要包括单级功率变换模式和两级功率变换模式。其中单级功率变换模式是指光伏阵列的直流电直接经过直流/交流(DC/AC，Direct Current/Alternating Current)电路变换为交流电，而两级功率变换模式是指光伏阵列的直流电先经过直流/直流(DC/DC，Direct Current/Direct Current)变换电路进行第一级直流/直流变换，再经过第二级DC/AC变换电路进行第二级直流/交流变换，最终变换为交流电。由于两级功率变换模式对于单级功率变换模式效率更高，因此，两级功率变换模式在光伏发电系统中的应用越来越广泛。
一般单个光伏组串的容量有限，为了提高容量，多个光伏组串并联连接在DC/DC变换电路的输入端，即多个光伏组串的正极连接在一起，多个光伏组串的负极连接在一起，但是，当其中一个光伏组串接反时，其他光伏组串的电流会反灌到接反的光伏组串中，由于光伏组串中的电池板反并联的二极管所能承受的电流有限，因此，当多路光伏组串的电流反灌到一个光伏组串时，会造成光伏组串中的电池板损坏。
发明内容
本申请提供了一种光伏系统、直流汇流箱及故障隔离方法，能够在光伏组串出现反接时，及时将故障隔离。
本申请实施例提供一种光伏系统，该光伏系统可以为单级功率变换模式，也可以为两级功率变换模式。该光伏系统包括：故障隔离电路和功率变换电路；其中功率变换电路可以包括DC/DC变换电路和DC/AC变换电路，也可以仅包括DC/AC变换电路。故障隔离电路连接在光伏组串和功率变换电路之间，即N个光伏组串通过故障隔离电路连接功率变换电路。为了降低开关的数量，而且同时为了增加功率变换电路的输入电流，故障隔离电路可以包括一个多极开关，N个光伏组串分为多组，每组光伏组串对应多极开关中的一极开关，即每组光伏组串中的所有光伏组串共用一极开关连接功率变换电路的输入端；每组光伏组串包括至少两个光伏组串；N个光伏组串中只要存在反接故障，多极开关联动均断开。
本申请实施例提供的故障隔离开关包括多极开关，多极开关整体为一个联动开关，即多P(Pole)开关，多P开关同时断开或同时导通。N个光伏组串中存在反接故障时，多极开关均断开，即只要其中一路光伏组串出现反接故障，则故障隔离电路中的所有极开关均断开。由于光伏组串至少两个分为一组，每组对应一极开关，即每组光伏组串并联在一起共用一极开关连接功率变换电路的输入端。因此一定程度降低了故障隔离电路中开关的极数，从而降低硬件结构的复杂度，降低了故障隔离电路的成本。
在一种可能的实现方式中，N个光伏组串可以共正极连接也可以共负极连接，例如当N个光伏组串共正极连接时，N个光伏组串的正极连接在一起，N个光伏组串的正极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端；N个光伏组串两两为一组，每组光伏组串的负极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端；例如，当N个光伏组串共负极连接时，N个光伏组串的负极连接在一起，N个光伏组串的负极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端，N个光伏组串两两为一组，每组光伏组串的正极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端。
由于N个光伏组串两两为一组，即每组光伏组串包括两个光伏组串，每组光伏组串对应一极开关，因此，开关的极数几乎是光伏组串的串数的一半，从而大大降低开关的数量，电路连接简单，而且节省故障隔离电路的硬件成本，由于多极开关可以联动，因此，可以在某一路或多路光伏组串出现反接故障时，全部可靠地断开与功率变换电路的连接，从而保护光伏组串和功率变换电路。
在一种可能的实现方式中，N个光伏组串分为M组，N为偶数时，M＝N/2；N为奇数时，M＝(N+1)/2；故障隔离电路包括M+1极开关，M+1极开关包括第一极开关和其余的M极开关；M组光伏组串和M极开关一一对应；N个光伏组串的第一端均通过第一极开关连接功率变换电路的输入端；M组光伏组串分别通过M极开关连接功率变换电路的输入端，N个光伏组串的第一端为正极或负极。即M近似为N的一半，故障隔离电路中开关的极数小于光伏组串的串数，因此，大大降低了开关的极数数量，降低了硬件成本。另外，由于N个光伏组串共正极或共负极，因此，功率变换电路的输入电流为N个光伏组串的电流之和，因此，可以增大功率变换电路的输入电流。
在一种可能的实现方式中，为了在光伏组串出现反接故障时，故障隔离电路中的开关可靠地断开，本申请实施例提供的故障隔离电路还可以包括分励脱扣装置。控制器，用于N个光伏组串中存在反接故障，向分励脱扣装置发送断开指令，分励脱扣装置根据断开指令动作并带动M+1极开关均断开；分励脱扣装置复位前，M+1极开关均保持断开状态。即分励脱扣装置复位前，则多极开关一直保持断开状态，从而避免在故障解除前多极开关误动作而闭合。
在一种可能的实现方式中，判断光伏组串出现反接故障，可以通过光伏组串的电流方向来判断，当光伏组串的电流方向出现反向时，则说明存在反接故障，即本实施例提供的光伏系统还可以包括：输入电流检测电路，用于检测N个光伏组串中每个光伏组串的电流；控制器根据每个光伏组串的电流判断N个光伏组串中任一个光伏组串的电流反向时，控制M+1极开关均断开。
在一种可能的实现方式中，还包括：输入电流检测电路和输入电压检测电路；输入电流检测电路检测N个光伏组串中每个光伏组串的电流；输入电压检测电路检测第一极开关的第一端和M极开关中每个开关的第一端之间的电压，得到M个电压；控制器用于M个电压中至少一个电压小于第一电压阈值且N个光伏组串中至少一个光伏组串的电流大于第一电流阈值，控制M+1极开关均断开。只要有一组光伏组串的电压偏低，可能有的光伏组串存在短路故障，应该理解存在短路故障时，光伏组串的电压会下降，电流会上升。为了精确判断短路故障，则可以电压和电流双重判断。只要光伏组串存在短路故障，则故障隔离电路中所有开关均断开，从而隔离故障的光伏组串，保护后级电路不受短路故障的危害。
在一种可能的实现方式中，功率变换电路包括：DC/DC变换电路，即光伏组串通过故障隔离电路连接DC/DC变换电路的输入端，DC/DC变换电路的输出端连接DC/AC变换电路的输入端。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例不但可以检测DC/DC变换电路的输入端是否出现短路故障，还可以检测DC/DC变换电路的输出端是否出现短路故障，当DC/DC变换电路的输出端出现短路故障时，为了避免故障范围扩大，起到保护的作用，也需要控制故障隔离电路中的所有极开关均断开，起到故障隔离的作用。即本实施例提供的光伏系统还包括：输出电流检测电路，用于检测第一极开关的第二端的电流；输出电压检测电路，用于检测DC/DC变换电路的输出电压；控制器，用于第一极开关的第二端的电流大于第二电流阈值且DC/DC变换电路输出端的电压小于第二预设电压，控制M+1极开关均断开。
在一种可能的实现方式中，由于任何硬件在工作时都有可能出现故障，因此，为了保证光伏系统安全可靠地工作，在光伏系统中可以设置两个控制器，形成备份，即实现冗余控制，当其中一个控制器出现问题时，不影响正常控制工作。即本实施例提供的光伏系统，控制器包括：主控制器和备用控制器；主控制器和备用控制器均用于N个光伏组串中存在反接故障时，控制M+1极开关均断开。
在一种可能的实现方式中，为了保证供电的可靠性，本申请实施例提供了两个辅助源为控制器供电，即本实施例提供的光伏系统还包括：主辅助源和副辅助源；主辅助源和副辅助源均用于为主控制器和备用控制器供电；主辅助源连接DC/DC变换电路的输出端；副辅助源连接故障隔离电路的第一端。
在一种可能的实现方式中，为了在任何情况下均可以可靠为控制器供电，本申请实施例提供的光伏系统采取竞争取电的方式，即还包括：第一取电电路，用于从M组光伏组串中电压最高的一组取电为副辅助源供电。
在一种可能的实现方式中，第一取电电路包括：2(M+1)个二极管和第一电容；M+1极开关中的每个开关对应2(M+1)个二极管中的两个二极管；M+1极开关中的每个开关的第一端通过一个正向偏置二极管和一个反向偏置二极管分别连接第一电容的第一端和第二端；M+1极开关中的每个开关的第一端连接对应的光伏组串，M+1极开关中的每个开关的第二端连接DC/DC变换电路的输入端。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的光伏系统还包括为主辅助源供电的第二取电电路；第二取电电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第二电容；第一二极管的阴极和阳极分别连接DC/DC变换电路的正输出端和第二电容的第一端；第二二极管的阳极和阴极分别连接DC/DC变换电路的正输出端和第二电容的第二端；第三二极管的阳极和阴极分别连接第二电容的第一端和DC/DC变换电路的负输出端，第四二极管的阳极和阴极分别连接DC/DC变换电路的负输出端和第二电容的第二端；主辅助源连接DC/DC变换电路的正输出端。由于主辅助源的电源来自于DC/DC变换电路的输出端，而且一般光伏系统包括多个DC/DC变换电路，多个DC/DC变换电路的输出端并联在一起，因此，既使故障隔离电路中的所有极开关断开，将DC/DC变换电路的输入端连接的所有光伏组串隔离，DC/DC变换电路的输出端也可以有电，即来自于并联的其他DC/DC变换电路。这样可以保证主辅助源的供电，从而保证控制器的供电。
在一种可能的实现方式中，包括：多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路；多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路一一对应。
在一种可能的实现方式中，功率变换电路包括：DC/AC变换电路。
基于以上实施例提供的一种光伏系统，本申请实施例还提供一种直流汇流箱，包括：多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路；多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路一一对应；每个故障隔离电路的第一端连接N个光伏组串，每个故障隔离电路的第二端连接DC/DC变换电路的输入端；每个故障隔离电路包括多极开关，N个光伏组串中的每组光伏组串通过多极开关中的同一极开关连接对应的功率变换电路的输入端；每组光伏组串包括至少两个光伏组串；N个光伏组串中存在反接故障时，对应的多极开关联动均断开。
在一种可能的实现方式中，每个故障隔离电路还包括分励脱扣装置和控制器；控制器，用于N个光伏组串中存在反接故障，向分励脱扣装置发送断开指令，分励脱扣装置根据断开指令动作并带动多极开关均断开；分励脱扣装置复位前，多极开关均保持断开状态。
基于以上实施例提供的一种光伏系统和直流汇流箱，本申请实施例还提供一种故障隔离方法，应用于光伏系统，光伏系统包括：故障隔离电路和功率变换电路；故障隔离电路的第一端用于连接N个光伏组串，故障隔离电路的第二端连接功率变换电路；故障隔离电路包括多极开关，N个光伏组串中的每组光伏组串通过多极开关中的同一极开关连接功率变换电路的输入端；每组光伏组串包括至少两个光伏组串；该方法包括：判断N个光伏组串中存在反接故障，控制多极开关联动均断开。
在一种可能的实现方式中，判断N个光伏组串中存在反接故障，具体包括：获得N个光伏组串中每个光伏组串的电流；根据每个光伏组串的电流判断N个光伏组串中任一个光伏组串的电流反向，判断N个光伏组串中存在反接故障。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
该光伏系统包括故障隔离电路，其中故障隔离电路连接在光伏组串和功率变换电路之间，即光伏组串通过故障隔离电路连接功率变换电路，当光伏组串存在反接故障时，故障隔离电路动作，断开光伏组串与功率变换电路的连接。本申请实施例提供的故障隔离开关包括多极开关，多极开关整体为一个联动开关，即多P开关，多P开关同时断开或同时导通。N个光伏组串中存在反接故障时，多极开关均断开，即只要其中一路光伏组串出现反接故障，则故障隔离电路中的所有极开关均断开。由于光伏组串至少两个分为一组，每组对应一极开关，即每组光伏组串并联在一起共用一极开关连接功率变换电路的输入端。因此一定程度降低了故障隔离电路中开关的极数，从而降低硬件结构的复杂度，降低了故障隔离电路的成本。
附图说明
图1A为本申请实施例提供的一种光伏系统的示意图；
图1B为本申请实施例提供的又一种光伏系统的示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种光伏系统的示意图；
图3为一种多个光伏组串并联连接在DC/DC变换电路的输入端的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种带有故障隔离电路的光伏系统的示意图；
图5为与图4对应的一种电路图；
图6为本申请实施例提供的一种N为偶数时对应的光伏系统的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种N为奇数时对应的一种光伏系统的示意图；
图8为本申请实施例提供的一种带有分励脱扣装置的光伏系统的示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种光伏系统的示意图；
图10为本申请实施例提供的再一种光伏系统的示意图；
图11为本申请实施例提供的另一种光伏系统的示意图；
图12为本申请提供的一种包括多个DC/DC变换电路的光伏系统的示意图；
图13为本申请提供的一种直流汇流箱的示意图；
图14为本申请实施例提供的再一种光伏系统的示意图。
具体实施方式
以下说明中的“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，本申请中，“上”、“下”等方位术语可以包括但不限于相对附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语可以是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件附图所放置的方位的变化而相应地发生变化。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，术语“耦接”可以是实现信号传输的电性连接的方式。“耦接”可以是直接的电性连接，也可以通过中间媒介间接电性连接。
光伏系统实施例
本申请实施例涉及一种光伏系统，该光伏系统可以包括两级功率变换也可以包括单级功率变换，下面先介绍包括两级功率变换电路的光伏系统，为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面结合附图介绍本申请实施例提供的光伏系统。
参见图1A，该图为本申请实施例提供的一种光伏系统的示意图。
本申请实施例提供的光伏系统包括DC/DC变换电路200和DC/AC变换电路300，其中DC/DC变换电路200的输入端连接多个光伏组串，DC/DC变换电路200的输入端连接光伏阵列100，其中光伏阵列100包括多个光伏组串，图1A中以四个光伏组串为例进行介绍，分别为光伏组串PV1至光伏组串PV4。光伏组串PV1至光伏组串PV4可以并联在所述DC/DC变换电路200的输入端，从而增加DC/DC变换电路200的输入电流。DC/DC变换电路200的输出端连接DC/AC变换电路300。
其中，DC/DC变换电路200用于完成直流-直流的转换，DC/AC变换电路300完成直流-交流的转换。DC/AC变换电路300的输出端可以连接变压器，即通过变压器连接电网。
另外，图1A所示的仅是一路DC/DC变换电路200连接DC/AC变换电路300的示意图，一般为了增加DC/AC变换电路300的输出功率，可以在DC/AC变换电路300的输入端连接多个DC/DC变换电路200。
应该理解，图1A所示的光伏系统中的功率变换电路包括DC/DC变换电路200和DC/AC变换电路300。另外，本申请实施例提供的光伏系统也可以功率变换电路仅包括DC/AC变换电路，不包括DC/DC变换电路。参见图1B所示，该图为本申请实施例提供的又一种光伏系统的示意图。
比较图1A和图1B可以看出，图1B中光伏组串PV1-PV4直接连接DC/AC变换电路300的输入端。本申请以下实施例提供的技术方案不限定功率变换电路的具体实现形式，即可以为图1A所示的功率变换电路包括DC/DC变换电路200和DC/AC变换电路300，也可以为图1B所示的功率变换电路仅包括DC/AC变换电路300。下面主要以功率变换电路包括DC/DC变换电路为例进行介绍。
参见图2，该图为本申请实施例提供的另一种光伏系统的示意图。
图2中以两个DC/DC变换电路的输出端均连接DC/AC变换电路300为例进行介绍，即第一DC/DC变换电路200a的输出端和第二DC/DC变换电路200b的输出端并联在一起连接DC/AC变换电路300的输入端。其中，第一DC/DC变换电路200a和第二DC/DC变换电路200b可以集成在直流汇流箱1000中，该直流汇流箱1000可以具备最大功率点追踪的功能。
图2中以第一DC/DC变换电路200a的输入端连接光伏组串PV1和光伏组串PV2为例，第二DC/DC变换电路200b的输入端连接光伏组串PV3和光伏组串PV4。
图1或图2所示的光伏系统中，由于DC/DC变换电路的输入端连接多个光伏组串，一般为多个光伏组串并联在一起，当其中一个光伏组串反接时，即正负极接反，则其他光伏组串的电流会反灌到反接的光伏组串中，由于光伏组串中反并联的二极管所能承受的电流有限，因此，当多个光伏组串的电流反灌到一个光伏组串时，会造成该光伏组串中的电池损坏。
参见图3，该图为一种多个光伏组串并联连接在DC/DC变换电路的输入端的示意图。
继续以四个光伏组串为例进行介绍，图3中将光伏组串等效为一个电池的形式。传统是将四个光伏组串的正极PV1+—PV4+接在一起连接DC/DC变换电路200的正输入端，四个光伏组串的负极PV1-—PV4-接在一起连接DC/DC变换电路200的负输入端，例如，当PV4反接，即正极和负极颠倒了，可以看出，PV1-PV3的正极连接DC/DC变换电路200的正输入端，而PV4的正极连接DC/DC变换电路200的负输入端。图3所示的是一路光伏组串PV4反接的情况，图3中可以看出，PV1-PV3的电流用带箭头的虚线所示，PV4的电流用带箭头的实线表示，即PV1-PV3的电流将反灌到PV4中，因为电流太大而损坏PV4。另一方面，图3中在每个光伏组串中加入了保险丝，即四个光伏组串分别串联保险丝F1-F4，保险丝会加大电路的损耗，另一方面保险丝的断开需要两倍输入电流，且可靠性比较低，成本较高。
为了解决以上光伏组串存在反接带来的问题，本申请实施例提供一种光伏系统，该光伏系统包括故障隔离电路，其中故障隔离电路包括多极开关，开关的极数取决于光伏组串的数量，例如N个光伏组串分为多组，每组光伏组串包括至少两个光伏组串；每组光伏组串通过多极开关中的同一极开关连接功率变换电路的输入端；当N个光伏组串中存在反接故障时，即只要有一个光伏组串存在反接故障，则连接同一个功率变换电路的所有光伏组串均断开与功率变换电路的连接，即多极开关联动均断开，即断开N个光伏组串与功率变换电路的连接。
本申请实施例提供的光伏系统，其中故障隔离电路包括一个多极开关，即该多极开关包括多P，多P开关可以联动同时动作，只要连接多极开关的其中一个光伏组串或多个光伏组串出现反接故障时，多极开关的所有极均断开。由于每组光伏组串对应一极开关，每组光伏组串包括至少两个光伏组串，因此，开关的极数几乎是光伏组串的串数的一半，从而大大降低开关的数量，电路连接简单，而且节省故障隔离电路的硬件成本，由于多极开关可以联动，因此，可以在某一路或多路光伏组串出现反接故障时，全部可靠地断开与功率变换电路的连接，从而保护光伏组串和功率变换电路。
一种可能的实现方式为，N个光伏组串共正极时，N个光伏组串的正极连接在一起，N个光伏组串的正极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端；为了更好地保护每个光伏组串，避免过多的光伏组串并联在一起，当某一个反接时，其他并联在一起的光伏组串承受太大的电流而受损，因此一种可能的实现方式可以将N个光伏组串两两分为一组，由于N个光伏组串共正极，因此，将N个光伏组串的负极两两分为一组，每组光伏组串的负极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端。
以上介绍的是N个光伏组串共正极的情况，另外，N个光伏组串还可以共负极，下面具体介绍共负极的连接方式。
N个光伏组串共负极时，N个光伏组串的负极连接在一起，N个光伏组串的负极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端，与共正极类似，N个光伏组串两两为一组，即将N个光伏组串的正极两两为一组共用一极开关，每组光伏组串的正极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端。
例如，N个光伏组串分为M组，每组光伏组串需要一极开关连接功率变换电路，即需要M极开关，而且N个光伏组串共正极或共负极的一端通过一极开关连接功率变换电路，因此故障隔离电路包括M+1极开关。M与N的关系依据N为奇数还是偶数，分为以下两种情况，N为偶数时，M＝N/2；N为奇数时，M＝(N+1)/2。N个光伏组串的第一端均通过M+1极开关中的第一极开关连接功率变换电路的输入端；M组光伏组串分别通过M+1极开关中的M极开关连接功率变换电路的输入端；N个光伏组串中存在反接故障时，M+1极开关均断开，即只要其中一路光伏组串出现反接故障，则故障隔离电路中的所有极开关均断开。由于光伏组串按照两两一组进行分组，两个光伏组串并联在一起共用一极开关连接功率变换电路的输入端；当N为奇数时，分组剩余的一个光伏组串单独为一组。当其中一个光伏组串反接时，只有一个光伏组串的电流反灌进来，电流比较小，因此不会损坏反接的光伏组串。
本申请实施例中不限定光伏组串的第一端为正极还是负极，即N个光伏组串可以共正极连接，也可以共负极连接，为了方便描述，以下实施例中以N个光伏组串共正极连接为例进行介绍。当N个光伏组串共正极连接时，N个光伏组串的正极连接在一起通过一极开关连接功率变换电路的正输入端。N个光伏组串的负极两两为一组分别通过对应的极开关连接功率变换电路的负输入端。由于N个光伏组串的正极连接在一起，因此，可以提高功率变换电路的输入电流，另外，由于N个光伏组串的负极两两为一组，因此一定程度降低了故障隔离电路中开关的极数，从而降低硬件结构的复杂度，降低成本。
为了方便理解，本申请以下实施例先以N为偶数为例进行介绍，以功率变换电路包括DC/DC变换电路为例，结合图4和图5，继续以一路DC/DC变换电路的输入端连接四路光伏组串为例进行介绍。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种带有故障隔离电路的光伏系统的示意图。
参见图5，该图为与图4对应的一种电路图。
从图4可以看出，四个光伏组串连接故障隔离电路400的第一端，故障隔离电路400的第二端连接DC/DC变换电路200的输入端，DC/DC变换电路200的输出端连接DC/AC变换电路300的输入端。以四个光伏组串的正极连接在一起，即PV1+—PV4+的正极连接在一起，四个光伏组串分为两组，两个光伏组串为一组，即每两个光伏组串的负极连接在一起，PV1-和PV2-连接在一起，PV3-和PV4-连接在一起。
当四个光伏组串中只要有一个光伏组串存在反接故障时，故障隔离电路400中的所有开关便断开，即断开所有光伏组串与DC/DC变换电路200的输入端的连接，避免故障波及其他电路。
继续以光伏组串PV4反接为例，由于PV1-和PV2-并没有与PV4-连接在一起，因此，当PV4存在反接时，只有PV3的电流反灌到PV4中，因此，反灌到PV4中的电流较小，不会损坏PV4，这一点区别于图3。
为了更清楚地描述光伏组串与故障隔离电路300中开关的连接关系，下面结合图5继续介绍工作原理。
由于N为4，N为偶数，因此，M＝4/2，即光伏组串分为2组，对应地，故障隔离电路300包括M+1极开关，即2+1＝3极开关，分别为第一极开关S1、第二极开关S2和第三极开关S3。
其中，PV1+—PV4+的正极连接在一起连接第一极开关S1的第一端，第一极开关S1的第二端连接DC/DC变换电路200的输入端。PV1-和PV2-连接在一起连接第二极开关S2的第一端，第二极开关S2的第二端连接DC/DC变换电路200的输入端。PV3-和PV4-连接在一起连接第三极开关S3的第一端，第三极开关S3的第二端连接DC/DC变换电路200的输入端。
当PV4反接时，第一极开关S1、第二极开关S2和第三极开关S3均断开。
显然，本申请实施例提供的光伏系统，可以在光伏组串反接时，断开故障隔离电路中的所有开关，从而断开光伏组串与后级DC/DC变换电路的连接，避免反接故障引发其他更严重的故障，另外，由于本申请实施例提供的故障隔离电路可以实现光伏组串的两两分组连接，即最多两个光伏组串连接单独的一极开关，从而避免更多的光伏组串连接在一起，当其中一个光伏组串出现反接故障时，其他连接在一起的所有光伏组串的电流反灌进来，造成光伏组串的损坏。本申请实施例两个光伏组串并联在一起，即使出现反接故障，反灌电流也比较小，不会损坏光伏组串。应该理解，本申请所有实施例中的光伏组串存在反接故障是指至少一个光伏组串存在反接，即只要有一个光伏组串存在反接，就需要断开N个光伏组串与功率变换电路的连接。
本申请实施例提供的光伏系统，为了保护光伏组串，将每两个光伏组串分为一组，连接一极开关，而不是更多数量的光伏组串分为一组，如果更多数量的光伏组串并联在一起，当出现反接时，无法保证反灌电流的大小，由于并联在一起的光伏组串较多，则反灌电流会增大，损坏光伏组串。本申请实施例是在兼顾光伏组串出现反接的情况下保证光伏组串的安全和尽可能减少故障隔离电路中开关的数量，使两者较好地达到平衡。
以上实施例介绍的是包括四个光伏组串的实现情况，本申请实施例提供的技术方案适用于N为偶数并且取值更大的情况，例如下面介绍N＝6，即六个光伏组串的实现情况。
参见图6，该图为本申请实施例提供的一种N为偶数时对应的光伏系统的示意图。
由于N＝6，因此，光伏组串分为M＝6/2＝3组，故障隔离电路300包括M+1＝4极开关，分别为第一极开关S1、第二极开关S2、第三极开关S3和第四极开关S4。
六个光伏组串的正极PV1+—PV6+接在一起连接第一极开关S1的第一端，每两个光伏组串为一组，每两个光伏组串的负极对应一极开关，PV1-和PV2-连接第二极开关S2的第一端，PV3-和PV4-连接第三极开关S3的第一端，PV5-和PV6-连接第四极开关S4的第一端。第一极开关S1的第二端、第二极开关S2的第二端、第三极开关S3的第二端和第四极开关S4的第二端均连接DC/DC变换电路200。
以上介绍的是N为偶数的实现情况，下面结合附图介绍N为奇数的实现情况。
参见图7，该图为本申请实施例提供的一种N为奇数时对应的一种光伏系统的示意图。
为了方便描述，以N＝5为例进行介绍，因此，5个光伏组串分为M＝(N+1/)2＝3组，故障隔离电路300包括M+1＝4极开关，分别为第一极开关S1、第二极开关S2、第三极开关S3和第四极开关S4，即开关的极数与N为6时的相同。
由于每两个光伏组串分为一组，N为奇数，最后剩余一个光伏组串无法配对，因此剩余的一个光伏组串单独为一组，单独对应故障隔离电路300中的一极开关。
五个光伏组串的正极PV1+—PV5+接在一起连接第一极开关S1的第一端，每两个光伏组串为一组，每两个光伏组串的负极对应一极开关，PV1-和PV2-连接第二极开关S2的第一端，PV3-和PV4-连接第三极开关S3的第一端，PV5-单独为一组连接第四极开关S4的第一端。第一极开关S1的第二端、第二极开关S2的第二端、第三极开关S3的第二端和第四极开关S4的第二端均连接DC/DC变换电路200。
以上分别以N为偶数和N为奇数进行了举例说明，下面继续以N为偶数，即N为4为例介绍其他实现方式。
为了在光伏组串出现反接故障时，故障隔离电路中的开关可靠地断开，本申请实施例提供的故障隔离电路还可以包括分励脱扣装置，下面结合附图进行介绍。
参见图8，该图为本申请实施例提供的一种带有分励脱扣装置的光伏系统的示意图。
本实施例提供的光伏系统中，故障隔离电路还包括：分励脱扣装置和控制器600；
控制器600，用于N个光伏组串中存在反接故障，向分励脱扣装置发送断开指令，分励脱扣装置根据断开指令动作并带动M+1极开关均断开；分励脱扣装置复位前，M+1极开关均保持断开状态。
例如，继续以PV4发生反接故障为例，控制器600向分励脱扣装置发送断开指令，分励脱扣装置动作，从而带动三极开关S1-S3均断开，如果不主动将分励脱扣装置复位，则三极开关S1-S3一直保持断开的状态，避免在光伏组串的故障还没有解除时三极开关S1-S3闭合，因此可以更好地保护光组串。
另外本申请实施例提供的控制器600需要电源来供电，因此，可以包括第一取电电路500。本申请实施例提供的第一取电电路500采用竞争取电的方式，即第一取电电路500，用于从M组光伏组串中电压最高的一组取电为控制器500供电，并不必从每组光伏组串取电。
图8给出一种竞争取电的实现方式，即一种第一取电电路的实现电路，第一取电电路包括2(M+1)个二极管和第一电容；由于N为4，因此，M为2，第一取电电路包括6个二极管和一个电容。
M+1极开关中的每极开关对应2(M+1)个二极管中的两个二极管；M+1极开关中的每极开关的第一端通过一个正向偏置二极管和一个反向偏置二极管分别连接第一电容的第一端和第二端；M+1极开关中的每极开关的第一端连接对应的光伏组串，M+1极开关中的每极开关的第二端连接DC/DC变换电路的输入端。
从图8中可以看出，故障隔离电路包括三极开关S1-S3，每极开关对应两个二极管，即第一极开关S1的第一端通过对应的正向偏置二极管D2和反向偏置二极管D1分别连接第一电容C1的两端，第二极开关S2的第一端通过对应的正向偏置二极管D4和反向偏置二极管D3分别连接第一电容C1的两端，第三极开关S3的第一端通过对应的正向偏置二极管D6和反向偏置二极管D5分别连接第一电容C1的两端。PV1+—PV4+连接在一起即A点，D1的阴极连接A点，同理，D2的阳极连接A点。PV1-和PV2-连接在一起，即B点，D3的阴极连接B点，同理，D4的阳极连接B点。PV3-和PV4-连接在一起，即C点，D5的阴极连接C点，同理，D6的阳极连接C点。
下面结合附图举例介绍竞争供电的具体工作原理。
例如当并联在一起的PV1和PV2的电压高于并联在一起的PV3和PV4的电压时，B点的电压小于C点的电压，电流经过B点流回PV1和PV2，反之并联在一起的PV1和PV2的电压小于并联在一起PV3和PV4的电压，B点的电压高于C点的电压，电流流回PV3和PV4。
当PV1-PV4全部反接的时候，并联在一起的PV1/PV2的电压大于并联在一起的PV3和PV4的电压，则B点的电压高于C点的电压，电流从PV1和PV2流出，反之从PV3和PV4流出。
下面介绍一种判断光伏组串反接的具体实现方式。
参见图9，该图为本申请实施例提供的又一种光伏系统的示意图。
本实施例提供的光伏系统还可以包括：输入电流检测电路700；
输入电流检测电路700，用于检测N个光伏组串中每个光伏组串的电流；应该理解，可以每个光伏组串均串联一个电流传感器，用来检测每个光伏组串的电流。由于正常时，光伏组串的电流的方向都是相同的，如果存在反接，则反接的光伏组串的电流方向会与其他正常的光伏组串的方向相反，因此，可以通过电流方向来判断是否反接，例如正常时电流为正值，当反接时，检测的电流为负值，从而判断出反接。
控制器600，用于根据每个光伏组串的电流判断N个光伏组串中任一个光伏组串的电流反向时，控制故障隔离电路300中的M+1极开关均断开。即控制器600向分励脱扣装置发送断开指令，分励脱扣装置动作带动三极开关S1-S3均断开。所有光伏组串中只要有一个光伏组串存在反接故障，则需要断开所有光伏组串与DC/DC变换电路200的连接。
本申请实施例提供的故障隔离电路300不仅可以在光伏组串存在反接故障时断开，起到保护的作用，而且还可以在光伏组串出现短路故障时断开，起到保护作用，下面来具体介绍。
本实施例提供的光伏系统，出了包括输入电流检测电路700，还可以包括输入电压检测电路800。
输入电压检测电路800，用于检测第一极开关S1的第一端和M极开关(S2和S3)中每极开关的第一端之间的电压，得到M个电压；即输入电压检测电路800检测的电压为M组光伏组串中每组的电压，只要有一组光伏组串的电压偏低，可能有的光伏组串存在短路故障，应该理解存在短路故障时，光伏组串的电压会下降，电流会上升。为了精确判断短路故障，则可以电压和电流双重判断。如图9中，输入电压检测电路800需要检测PV1+—PV4+连接在一起的A点与PV1-和PV2-连接在一起的B点之间的电压，输入电压检测电路800还需要检测PV1+—PV4+连接在一起的A点与PV3-和PV4-连接在一起的C点之间的电压。
一种具体的实现方式为，控制器600，用于M个电压中至少一个电压小于第一电压阈值且N个光伏组串中至少一个光伏组串的电流大于第一电流阈值，控制M+1极开关均断开。即只要光伏组串存在短路故障，则故障隔离电路300中的所有开关均断开，从而隔离故障的光伏组串，保护后级电路不受短路故障的危害。
以上介绍的实施例为检测DC/DC变换电路的输入端的短路故障，下面介绍DC/DC变换电路的输出端的短路故障。
参见图10，该图为本申请实施例提供的再一种光伏系统的示意图。
本申请实施例不但可以检测DC/DC变换电路的输入端是否出现短路故障，还可以检测DC/DC变换电路的输出端是否出现短路故障，当DC/DC变换电路的输出端出现短路故障时，为了避免故障范围扩大，起到保护的作用，也需要控制故障隔离电路中的所有极开关均断开，起到故障隔离的作用。
本实施例提供的光伏系统，还包括：输出电压检测电路901和输出电流检测电路902；
输出电压检测电路901，用于检测DC/DC变换电路200的输出电压；
输出电流检测电路902，用于检测第一极开关S1的第二端的电流；即检测DC/DC变换电路200的输入电流。
为了精准判断DC/DC变换电路200的输出端是否出现短路故障，也需要电压和电流双重判断，当两者均满足对应的判断条件时，则判断出现短路故障。即控制器600，用于第一极开关S1的第二端的电流大于第二电流阈值且DC/DC变换电路200输出端的电压小于第二预设电压，控制M+1极开关均断开。由于第一极开关S1连接所有的光伏组串，因此，输出电流检测电路902仅检测第一极开关S1流过的电流即可。
应该理解，输入电流检测电路和输出电流检测电路均可以通过电流传感器来实现，当光伏组串中存在反接时，光伏组串的电流与正常的光伏组串的电流方向是相反的，因此，可以通过检测电流的方向来判断是否存在反接故障。例如正常的光伏组串的电流为正时，则反接的光伏组串的电流为负，即小于零，则判断电流出现反向，也可以小于预设阈值，则认为反向，出现反接故障。可以在每个光伏组串设置电流传感器来检测光伏组串的电流。另外，例如包括四个光伏组串，可以其中三个光伏组串均设置电流传感器，而输出电流设置电流传感器，则另一个光伏组串的电流可以通过输出电流减去三个光伏组串的电流之和来获得，从而可以少设置一个电流传感器。
本申请实施例提供的光伏系统，为了更全面地保护光伏系统安全可靠地工作，不但可以在光伏组串出现反接故障时，断开故障隔离电路400中的所有极开关，还可以在光伏组串出现短路故障时，断开故障隔离电路400中的所有极开关，而且还可以在DC/DC变换电路200输出端出现短路故障时，断开故障隔离电路400中的所有极开关，以免DC/DC变换电路200输出端出现短路故障对光伏组串造成危害。
以上实施例介绍了从光伏组串取电为控制器供电的情况，为了保证光伏组串断开时或者光伏组串没有电能输出时，控制器继续能够工作，本申请实施例还包括另外一种取电方式，并且可以作为控制器的主要供电方式。下面结合附图进行详细介绍。
参见图11，该图为本申请实施例提供的另一种光伏系统的示意图。
由于任何硬件在工作时都有可能出现故障，因此，为了保证光伏系统安全可靠地工作，在光伏系统中可以设置两个控制器，形成备份，即实现冗余控制，当其中一个控制器出现问题时，不影响正常控制工作。即本实施例提供的光伏系统，控制器600包括：主控制器600a和备用控制器600b；
主控制器600a和备用控制器600b均用于N个光伏组串中存在反接故障时，控制M+1极开关均断开。即本申请实施例中主控制器600a和备用控制器600b是同时工作的，主控制器600a和备用控制器600b可以同时收到输入电压检测电路800、输入电流检测电路700、输出电压检测电路901和输出电流检测电路902发送的检测信号，即两个控制器可以同时收到输入电压、输入电流、输出电流和输出电压，均可以利用收到的信号来判断是否需要控制故障隔离电路400中的所有极开关断开。这样就可以保证在其中一个控制器出现故障，无法准确向故障隔离电路发送断开指令时，另一个正常的控制器可以准确可靠地控制所有极开关断开。
另外，为了保证供电的可靠性，本申请实施例提供了两个辅助源，即包括：主辅助源903和副辅助源904；
主辅助源903和副辅助源904均用于为主控制器600a和备用控制器600b供电；
主辅助源903连接DC/DC变换电路200的输出端；即，主辅助源903的电源来自DC/DC变换电路200的输出端。
副辅助源904连接故障隔离电路400的第一端，即副辅助源904的电源来自光伏组串。
由于本申请实施例提供的光伏系统包括两个辅助源，因此，在其中一个辅助源故障时，另一个正常的辅助源可以照常为控制器供电，保证控制器的正常工作。
下面介绍为主辅助源903提供电源来源的第二取电电路。
第二取电电路包括：第一二极管D7、第二二极管D8、第三二极管D9、第四二极管D10和第二电容C2；
第一二极管D7的阴极和阳极分别连接DC/DC变换电路200的正输出端和第二电容C2的第一端；第二二极管D8的阳极和阴极分别连接DC/DC变换电路200的正输出端和第二电容C2的第二端；
第三二极管D9的阳极和阴极分别连接第二电容C2的第一端和DC/DC变换电路200的负输出端，第四二极管D10的阳极和阴极分别连接DC/DC变换电路200的负输出端和第二电容C2的第二端；
主辅助源903通过第二取电电路连接DC/DC变换电路200的正输出端。由于主辅助源903的电源来自于DC/DC变换电路200的输出端，而且一般光伏系统包括多个DC/DC变换电路，多个DC/DC变换电路的输出端并联在一起，因此，既使故障隔离电路400中的所有极开关断开，将DC/DC变换电路200的输入端连接的所有光伏组串隔离，DC/DC变换电路200的输出端也可以有电，即来自于并联的其他DC/DC变换电路。这样可以保证主辅助源903的供电，从而保证控制器的供电。
本申请实施例中不限定以上各个光伏系统中DC/DC变换电路的具体实现形式，例如可以为带有旁路继电器的升压电路，即Boost电路。旁路继电器闭合时，可以将Boost电路旁路掉，即不必升压，而光伏组串直接通过旁路继电器连接后级的DC/AC变换电路。
一般为了增加逆变器的输出功率，DC/AC变换电路的输入端会连接多个DC/DC变换电路。
参见图12，该图为本申请实施例提供的一种包括多个DC/DC变换电路的光伏系统的示意图。
本实施例提供的光伏系统，包括：多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路；
多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路一一对应，即每个DC/DC变换电路的输入端连接对应的一个故障隔离电路。多个DC/DC变换电路的输出端均连接DC/AC变换电路300的输入端。
下面以DC/AC变换电路的输入端会连接以下至少两个DC/DC变换电路为例：第一DC/DC变换电路200a和第二DC/DC变换电路200b。第一DC/DC变换电路200a和第二DC/DC变换电路200b的输入端连接各自对应的光伏阵列，即第一DC/DC变换电路200a对应光伏阵列100a，第二DC/DC变换电路200b对应光伏阵列100b。其中光伏阵列100a和光伏阵列100b中均包括多个光伏组串，具体可以参见以上实施例的介绍，本实施例中并未详细示意光伏阵列中的光伏组串。本实施例中光伏阵列100a和第一DC/DC变换电路200a的输入端之间连接第一故障隔离电路400a，光伏阵列100b和第二DC/DC变换电路200b的输入端之间连接第二故障隔离电路400b。第一故障隔离电路400a和第二故障隔离电路400b的作用与以上实施例介绍的光伏系统中的故障隔离电路相同，在此不再赘述。
例如，当光伏阵列100a中的光伏组串存在反接故障时，第一故障隔离电路400a种的所有开关均断开，即光伏阵列100a退出工作，第一DC/DC变换电路200a的输入端没有电源供给，但是由于光伏阵列100b中的光伏组串正常，因此，不影响DC/AC变换电路300的工作，DC/AC变换电路300可以正常输出电能。
直流汇流箱实施例
另外，本申请实施例提供的光伏系统，可以包括汇流箱，即直流汇流箱，多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路集成在直流汇流箱中。
直流汇流箱包括：多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路；多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路一一对应；每个故障隔离电路的第一端连接N个光伏组串，每个故障隔离电路的第二端连接DC/DC变换电路的输入端；每个故障隔离电路包括多极开关，N个光伏组串中的每组光伏组串通过多极开关中的同一极开关连接对应的功率变换电路的输入端；每组光伏组串包括至少两个光伏组串；N个光伏组串中存在反接故障时，对应的多极开关联动均断开。
下面以两个功率变换电路为例进行介绍，其中功率变换电路以DC/DC变换电路为例进行介绍。以上光伏系统实施例中的工作原理和优点同样适用于本实施例提供的直流汇流箱，相同的部分在此不再赘述。
参见图13，该图为本申请实施例提供的一种直流汇流箱的示意图。
第一DC/DC变换电路200a、第二DC/DC变换电路200b、第一故障隔离电路400a和第二故障隔离电路400b均集成在直流汇流箱1000中。
由于本申请实施例提供的直流汇流箱中包括故障隔离电路，其中故障隔离电路包括多极开关，多极开关联动，即同时闭合或同时断开。开关的极数取决于光伏组串的数量，N个光伏组串分为M组，则故障隔离电路包括M+1极开关。M与N的关系依据N为奇数还是偶数，分为以下两种情况，N为偶数时，M＝N/2；N为奇数时，M＝(N+1)/2。N个光伏组串的第一端均通过M+1极开关中的第一极开关连接DC/DC变换电路的输入端；M组光伏组串分别通过M+1极开关中的M极开关连接DC/DC变换电路的输入端；N个光伏组串中存在反接故障时，M+1极开关均断开，即只要其中一路光伏组串出现反接故障，则故障隔离电路中的所有极开关均断开。由于光伏组串按照两两一组进行分组，两个光伏组串并联在一起共用一极开关连接DC/DC变换电路的输入端；当N为奇数时，分组剩余的一个光伏组串单独为一组。当其中一个光伏组串反接时，只有一个光伏组串的电流反灌进来，电流比较小，因此不会损坏反接的光伏组串。
本申请实施例中不限定光伏组串的第一端为正极还是负极，即N个光伏组串可以共正极连接，也可以共负极连接，为了方便描述，以下实施例中以N个光伏组串共正极连接为例进行介绍。当N个光伏组串共正极连接时，N个光伏组串的正极连接在一起通过一极开关连接DC/DC变换电路的正输入端。N个光伏组串的负极两两为一组分别通过对应的极开关连接DC/DC变换电路的负输入端。由于N个光伏组串的正极连接在一起，因此，可以提高DC/DC变换电路的输入电流，另外，由于N个光伏组串的负极两两为一组，因此一定程度降低了故障隔离电路中开关的极数，从而降低硬件结构的复杂度，降低成本。
以上介绍的实施例均是以功率变换电路包括DC/DC变换电路和DC/AC变换电路为例进行的介绍，下面结合附图介绍功率变换电路仅包括DC/AC变换电路的实现情况。
参见图14，该图为本申请实施例提供的又一种光伏系统的示意图。
本实施例提供的光伏系统包括故障隔离电路400和DC/AC变换电路300。其中故障隔离电路400的实现方式具体可以参见以上实施例的介绍，故障隔离电路400包括的开关极数与连接的光伏阵列100中的光伏组串的数量有关，在光伏组串出现反接时，故障隔离电路400的中所有极开关均断开，即联动动作，一起断开，从而断开光伏阵列100与DC/AC变换电路300的连接，保护光伏组串的同时，可以避免反接故障对DC/AC变换电路300造成危害。另外，故障隔离电路400也可以在光伏组串存在短路故障时断开光伏阵列100与DC/AC变换电路300的连接。
方法实施例
基于以上实施例提供的一种光伏系统和一种直流汇流箱，本申请实施例还提供一种故障隔离方法。
本实施例提供的故障隔离方法，应用于以上任意一个实施例介绍的光伏系统，光伏系统包括：故障隔离电路和功率变换电路；故障隔离电路的第一端连接N个光伏组串，故障隔离电路的第二端连接功率变换电路；故障隔离电路包括多极开关，N个光伏组串中的每组光伏组串通过多极开关中的同一极开关连接功率变换电路的输入端；每组光伏组串包括至少两个光伏组串；
该方法包括：
判断N个光伏组串中存在反接故障，控制M+1极开关均断开。
判断N个光伏组串中存在反接故障，具体包括：
获得N个光伏组串中每个光伏组串的电流；
根据每个光伏组串的电流判断N个光伏组串中任一个光伏组串的电流反向，判断N个光伏组串中存在反接故障。
当光伏组串中存在反接时，光伏组串的电流与正常的光伏组串的电流方向是相反的，因此，可以通过检测电流的方向来判断是否存在反接故障。例如正常的光伏组串的电流为正时，则反接的光伏组串的电流为负，即小于零，则判断电流出现反向，也可以小于预设阈值，则认为反向，出现反接故障。可以在每个光伏组串设置电流传感器来检测光伏组串的电流。另外，例如包括四个光伏组串，可以其中三个光伏组串均设置电流传感器，而输出电流设置电流传感器，则另一个光伏组串的电流可以通过输出电流减去三个光伏组串的电流之和来获得，从而可以少设置一个电流传感器。
为了更好地保护光伏组串在反接时，不承受太大的电流，可以每两个光伏组串分为一组，每组光伏组串与多极开关中的一极开关一一对应。
下面以N个光伏组串，每两个光伏组串分为一组为例进行介绍。
N个光伏组串共正极，N个光伏组串的正极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端；N个光伏组串两两为一组，每组光伏组串的负极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端；
或，
N个光伏组串共负极，N个光伏组串的负极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端，N个光伏组串两两为一组，每组光伏组串的正极通过多极开关中的一极开关连接功率变换电路的输入端。
N个光伏组串分为M组，N为偶数时，M＝N/2；N为奇数时，M＝(N+1)/2；故障隔离电路包括M+1极开关，M+1极开关联动，即同时闭合或同时断开；N个光伏组串的第一端均通过M+1极开关中的第一极开关连接DC/DC变换电路的输入端；M组光伏组串分别通过M+1极开关中的M极开关连接DC/DC变换电路的输入端。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (19)

1.一种光伏系统，其特征在于，包括：故障隔离电路和功率变换电路；
所述故障隔离电路的第一端用于连接N个光伏组串，所述故障隔离电路的第二端连接所述功率变换电路的输入端；所述N为大于等于2的整数；
所述故障隔离电路包括多极开关，所述N个光伏组串中的每组光伏组串通过所述多极开关中的同一极开关连接所述功率变换电路的输入端；所述每组光伏组串包括至少两个光伏组串；
所述N个光伏组串中存在反接故障时，所述多极开关联动均断开。
2.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述N个光伏组串共正极，所述N个光伏组串的正极通过所述多极开关中的一极开关连接所述功率变换电路的输入端；所述N个光伏组串两两为一组，每组光伏组串的负极通过所述多极开关中的一极开关连接所述功率变换电路的输入端；
或，
所述N个光伏组串共负极，所述N个光伏组串的负极通过所述多极开关中的一极开关连接所述功率变换电路的输入端，所述N个光伏组串两两为一组，每组光伏组串的正极通过所述多极开关中的一极开关连接所述功率变换电路的输入端。
3.根据权利要求1或2所述的光伏系统，其特征在于，所述N个光伏组串分为M组，所述N为偶数时，所述M＝N/2；所述N为奇数时，所述M＝(N+1)/2；
所述故障隔离电路包括M+1极开关，所述M+1极开关包括第一极开关和其余的M极开关；M组光伏组串和所述M极开关一一对应；所述N个光伏组串的第一端均通过所述第一极开关连接所述功率变换电路的输入端；所述M组光伏组串分别通过所述M极开关连接所述功率变换电路的输入端，所述N个光伏组串的第一端为正极或负极。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光伏系统，其特征在于，还包括：控制器；所述故障隔离电路还包括：分励脱扣装置；
所述控制器，用于所述N个光伏组串中存在反接故障，向所述分励脱扣装置发送断开指令，所述分励脱扣装置根据所述断开指令动作并带动所述M+1极开关均断开；所述分励脱扣装置复位前，所述M+1极开关均保持断开状态。
5.根据权利要求4所述的光伏系统，其特征在于，还包括：输入电流检测电路；
所述输入电流检测电路，用于检测所述N个光伏组串中每个光伏组串的电流；
所述控制器，用于根据所述每个光伏组串的电流判断所述N个光伏组串中任一个光伏组串的电流反向时，控制所述M+1极开关均断开。
6.根据权利要求4所述的光伏系统，其特征在于，还包括：输入电流检测电路、输入电压检测电路；
所述输入电流检测电路，用于检测所述N个光伏组串中每个光伏组串的电流；
所述输入电压检测电路，用于检测所述第一极开关的第一端和所述M极开关中每个开关的第一端之间的电压，得到M个电压；
所述控制器，用于所述M个电压中至少一个电压小于第一电压阈值且所述N个光伏组串中至少一个光伏组串的电流大于第一电流阈值，控制所述M+1极开关均断开。
7.根据权利要求4-6任一项所述的光伏系统，其特征在于，所述功率变换电路包括：DC/DC变换电路。
8.根据权利要求7所述的光伏系统，其特征在于，还包括：输出电压检测电路和输出电流检测电路；
所述输出电流检测电路，用于检测所述第一极开关的第二端的电流；
所述输出电压检测电路，用于检测所述DC/DC变换电路的输出电压；
所述控制器，用于所述第一极开关的第二端的电流大于第二电流阈值且所述DC/DC变换电路输出端的电压小于第二预设电压，控制所述M+1极开关均断开。
9.根据权利要求7或8所述的光伏系统，其特征在于，所述控制器包括：主控制器和备用控制器；
所述主控制器和所述备用控制器均用于所述N个光伏组串中存在反接故障时，控制所述M+1极开关均断开。
10.根据权利要求9所述的光伏系统，其特征在于，还包括：主辅助源和副辅助源；
所述主辅助源和所述副辅助源均用于为所述主控制器和所述备用控制器供电；
所述主辅助源连接所述DC/DC变换电路的输出端；
所述副辅助源连接所述故障隔离电路的第一端。
11.根据权利要求10所述的光伏系统，其特征在于，还包括：第一取电电路；
所述第一取电电路，用于从所述M组光伏组串中电压最高的一组取电为所述副辅助源供电。
12.根据权利要求11所述的光伏系统，其特征在于，所述第一取电电路包括2(M+1)个二极管和第一电容；
所述M+1极开关中的每个开关对应所述2(M+1)个二极管中的两个二极管；
所述M+1极开关中的每个开关的第一端通过一个正向偏置二极管和一个反向偏置二极管分别连接所述第一电容的第一端和第二端；所述M+1极开关中的每个开关的第一端连接对应的光伏组串，所述M+1极开关中的每个开关的第二端连接所述DC/DC变换电路的输入端。
13.根据权利要求10-12任一项所述的光伏系统，其特征在于，还包括：第二取电电路；
所述第二取电电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第二电容；
所述第一二极管的阴极和阳极分别连接所述DC/DC变换电路的正输出端和所述第二电容的第一端；所述第二二极管的阳极和阴极分别连接所述DC/DC变换电路的正输出端和所述第二电容的第二端；
所述第三二极管的阳极和阴极分别连接所述第二电容的第一端和所述DC/DC变换电路的负输出端，所述第四二极管的阳极和阴极分别连接所述DC/DC变换电路的负输出端和所述第二电容的第二端；
所述主辅助源连接所述DC/DC变换电路的正输出端。
14.根据权利要求7-13任一项所述的光伏系统，其特征在于，包括：多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路；
所述多个故障隔离电路和所述多个DC/DC变换电路一一对应。
15.根据权利要求3-6任一项所述的光伏系统，其特征在于，所述功率变换电路包括：DC/AC变换电路。
16.一种直流汇流箱，其特征在于，包括：多个故障隔离电路和多个DC/DC变换电路；
所述多个故障隔离电路和所述多个DC/DC变换电路一一对应；
每个所述故障隔离电路的第一端连接N个光伏组串，每个所述故障隔离电路的第二端连接所述DC/DC变换电路的输入端；
每个所述故障隔离电路包括多极开关，所述N个光伏组串中的每组光伏组串通过所述多极开关中的同一极开关连接对应的所述功率变换电路的输入端；所述每组光伏组串包括至少两个光伏组串；
所述N个光伏组串中存在反接故障时，对应的所述多极开关联动均断开。
17.根据权利要求16所述的直流汇流箱，其特征在于，每个所述故障隔离电路还包括分励脱扣装置和控制器；
所述控制器，用于所述N个光伏组串中存在反接故障，向所述分励脱扣装置发送断开指令，所述分励脱扣装置根据所述断开指令动作并带动所述多极开关均断开；所述分励脱扣装置复位前，所述多极开关均保持断开状态。
18.一种故障隔离方法，其特征在于，应用于光伏系统，所述光伏系统包括：故障隔离电路和功率变换电路；所述故障隔离电路的第一端用于连接N个光伏组串，所述故障隔离电路的第二端连接所述功率变换电路；所述故障隔离电路包括多极开关，所述N个光伏组串中的每组光伏组串通过所述多极开关中的同一极开关连接所述功率变换电路的输入端；所述每组光伏组串包括至少两个光伏组串；
该方法包括：
判断所述N个光伏组串中存在反接故障，控制所述多极开关联动均断开。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，判断所述N个光伏组串中存在反接故障，具体包括：
获得所述N个光伏组串中每个光伏组串的电流；
根据所述每个光伏组串的电流判断所述N个光伏组串中任一个光伏组串的电流反向，判断所述N个光伏组串中存在反接故障。
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