CN114094933A - 支持光伏组件快速关断的关断装置及光伏组件的关断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到支持光伏组件快速关断的关断装置及光伏组件的关断方法。关断装置包括配备给光伏组件的切换开关，用于控制光伏组件是否被关断。关断装置包括控制所述切换开关的导通或断开的控制器。关断装置包括通信模块，用于将产生的电力线载波信号加载到串接起多级光伏组件的线缆上以及从线缆上提取返回的电力线载波信号。控制器操作通信模块持续性地发送具有预设特征的电力线载波信号。控制器通过通信模块持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号。控制器监控收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，若指定参数不满足预设特征，或控制器在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号：则断开切换开关以关断光伏组件。

Description

支持光伏组件快速关断的关断装置及光伏组件的关断方法
技术领域
本发明主要是涉及到光伏发电的技术领域，确切的说，是涉及到应用于光伏组件快速关断功能方面的光伏组件关断装置及关断方法。
背景技术
光伏组件作为光伏发电系统的重要核心组成部分，其性能的优良直接影响到发电系统的整体效果，但实际上光伏组件受到的制约因素较多，每块电池组件自身的特性差异会引起联接组合效率损失。光伏组件阵列一般为串并联式，倘若某一块电池组件受到阴影或灰尘或遮挡或老化等因素而导致功率降低时，所有串接在链路中的电池组件都可能因电流强度的下降而受到影响。为了保障光伏阵列工作的安全性和可靠性，充分发挥每一块光伏电池组件的最大发电效率和保障它处于正常工作状态显得尤为重要。
视为高电压领域的光伏发电系统在需要符合电气安全规范。近年来美国以及欧洲等国家出于安全考虑，在相关电气规范中逐步加入强制性要求。为此各国政府或相关机构分别出台相应的法规法则。基于电气强制规范，美国防火协会修改国家电气规范，规定住宅用的光伏发电系统当中：紧急情况发生时要求光伏发电系统交流并网端断开后，直流端电压最大不得超过八十伏。意大利安全规范告诫：消防员在建筑物带电压的情况下是绝对不被允许进行灭火操作的。德国也率先执行防火安全标准并且还明文规定：在光伏发电系统中逆变器与组件之间需要增加额外的直流电切断装置。光伏组件级的电力电子技术是实现组件级关断的主要方式，应用产品包括微型逆变器、功率优化器及智控关断器。微型逆变器的使用可从根本上消除光伏系统存在的直流高压，而光伏组件功率优化器及智控关断器则具有组件级关断功能。在紧急情况下安装有功率优化器或智控关断器的光伏系统能及时切断每块组件间的连接，消除阵列中存在的直流高压，实现组件级的快速关断。
以美国安全规范NEC2017为例，要求光伏发电系统具有快速关断功能，在关断后光伏阵列内部导体之间以及导体与大地之间的电压最高不得超过约为八十伏特。光伏电站在面临安全规范应该积极采取如下措施：为了实现快速关断必须在光伏组件的输出端处安装起到关断作用的关断装置，在提供直流电的电池组串上或直流母线上安装命令发送装置并且命令发送装置需要受到人为的控制。譬如面临火灾等紧急状况，十分有必要主动迅速关断光伏组件以切断直流电，命令发送装置用来指示关断装置关断。关断光伏组件的应对措施可以制止火灾等负面事件的进一步恶化，提高可靠性和安全性。
诸多国家地区已将光伏设施的组件级快速关断列为强制要求，作为光伏分布极广的中国在该领域暂未制定规范，安全标准落后于产品制造和市场推广。目前仅有安徽省公安消防总队归口的地方标准提出规范化要求。尽管浙江及嘉兴等地推出了团体标准但并未对组件快速关断提强制性要求，仅提出了宜具备等概念。国内外发生的不少屋顶户用光伏电站火灾案例使得组件级快速关断亟待深入研究和应用。当光伏被普及成为一种日常屋顶设施后潜在的安全风险就更有可能暴露出来。一方面从安全意识上对设计规范、施工和验收提出要求来确保财产和人身安全得到保证，另一方面要积极推动行业尽快建立更普及的强制性安全标准并研发出适合快速关断功能的光伏组件关断装置。
发明内容
在可选范例中，本申请公开了一种关断装置，用于光伏组件的快速关断，包括：
配备给光伏组件的切换开关，用于控制光伏组件是否被关断；
控制器，控制所述切换开关的导通或断开；
通信模块，用于将其产生的电力线载波信号加载到串接起多级光伏组件的线缆上以及从线缆上提取返回的电力线载波信号；
所述控制器操作所述通信模块持续性地发送具有预设特征的电力线载波信号；
所述控制器通过所述通信模块持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号；
所述控制器监控收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，若指定参数不满足预设特征，或所述控制器在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号：
则断开所述切换开关以关断光伏组件。
上述的关断装置，其中：
多级光伏组件串联连接，每级光伏组件皆配置有一个关断装置；
任意一级光伏组件的关断装置通过监视自身产生的、并返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断。
上述的关断装置，其中：
多级光伏组件串联连接，每级光伏组件皆配置有一个关断装置；
任意一级光伏组件的关断装置通过监视其他光伏组件的关断装置产生的、并返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断。
上述的关断装置，其中：
所述指定参数包括所述电力线载波信号的幅度大小；
所述预设特征包括预设的幅度值；以及
在收取到的所述电力线载波信号的幅度大小低于预设的幅度值时关断光伏组件。
上述的关断装置，其中：
所述指定参数包括所述电力线载波信号在频域下的频谱分布；
所述预设特征包括预设的频谱分布点；以及
在收取到的所述电力线载波信号的实际频谱分布与预设的频谱分布点不吻合而存在频谱分布点缺失时，关断光伏组件。
上述的关断装置，其中：
线缆上设置有一个主控开关，以断开主控开关的方式，使指定参数无法满足预设特征或直接断开电力线载波信号的传播路径使所述控制器无法收到返回的电力线载波信号。
上述的关断装置，其中：
在线缆上以主动注入额外噪声脉冲的方式来干扰电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征。
上述的关断装置，其中：
在线缆上利用耦合器件吸收一部分电力线载波信号以削弱电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征。
上述的关断装置，其中：
在线缆上调节回路中的阻抗藉此改变电力线载波信号在回路中的衰减程度，使指定参数无法满足预设特征。
上述的关断装置，其中：
重新启用被关断的光伏组件的模式为：
向关断装置发送携带有启用指令的电力线载波信号，所述控制器通过配套的通信模块收取启用指令，控制器响应启用指令将切换开关导通而使光伏组件恢复成接通状态。
上述的关断装置，其中：
多级光伏组件各自的输出电压相互叠加后提供给一个逆变器；
在串联连接的多级光伏组件和所述逆变器之间构成一个回路；
每级光伏组件的关断装置发送的电力线载波信号传向所述逆变器后再沿着回路返回至多级光伏组件处。
在可选范例中，本申请公开了一种光伏组件的关断方法，包括：
在光伏组件的输出端配备一个切换开关，用于控制光伏组件是否被关断；
利用一个控制器控制所述切换开关的导通或断开，所述控制器配置有通信模块；
由所述控制器操作所述通信模块持续性地发送具有预设特征的电力线载波信号到串接起多级光伏组件的线缆上；
由所述控制器通过所述通信模块持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号；
由所述控制器判断收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，若指定参数不满足预设特征，或所述控制器在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号：
则断开所述切换开关以关断光伏组件。
上述的方法，其中：
多级光伏组件各自的输出电压相互叠加后提供给一个逆变器；
在串联连接的多级光伏组件和所述逆变器之间构成一个回路；
每级光伏组件的关断装置发送的电力线载波信号传向所述逆变器后再沿着回路返回至多级光伏组件处。
上述的方法，其中：
回路中设置一个关断控制模块，其带有连接在线缆上的主控开关；
以断开主控开关的方式，使指定参数无法满足预设特征或直接断开电力线载波信号的传播路径使所述控制器无法收到返回的电力线载波信号。
上述的方法，其中：
回路中设置一个关断控制模块，在关断控制模块处关断光伏组件的方式为：
将额外的噪声脉冲主动注入到线缆中藉此来干扰电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征；或者
利用耦合器件吸收一部分电力线载波信号以削弱电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征；或者
调节回路中的阻抗藉此改变电力线载波信号在回路中的衰减程度，使指定参数无法满足预设特征。
上述的方法，其中：
多级光伏组件串联连接，每级光伏组件皆配置有一个关断装置；
任意一级光伏组件的关断装置通过监视自身产生的、并返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断。
上述的方法，其中：
多级光伏组件串联连接，每级光伏组件皆配置有一个关断装置；
任意一级光伏组件的关断装置通过监视其他光伏组件的关断装置产生的、并返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断。
上述的方法，其中：
所述指定参数包括所述电力线载波信号的幅度大小；
所述预设特征包括预设的幅度值；以及
在收取到的所述电力线载波信号的幅度大小低于预设的幅度值时关断光伏组件。
上述的方法，其中：
所述指定参数包括所述电力线载波信号在频域下的频谱分布；
所述预设特征包括预设的频谱分布点；以及
在收取到的所述电力线载波信号的实际频谱分布与预设的频谱分布点不吻合而存在频谱分布点缺失时，关断光伏组件。
在可选范例中，本申请公开了一种光伏组件的关断方法，包括：
将多级光伏组件设为串联连接，它们的输出电压相互叠加后提供给一个逆变器；
在多级光伏组件和所述逆变器之间构成一个回路；
在每级光伏组件的输出端处配置一个关断装置；
每级光伏组件配置的关断装置包括：
控制每级光伏组件是否被关断的一个切换开关；
控制所述切换开关的导通或断开的一个控制器，所述控制器配置有通信模块；
所述控制器操作所述通信模块持续性地发送具有预设特征的电力线载波信号到串接起多级光伏组件的线缆上；
所述控制器通过所述通信模块持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号；
该关断方法包括：
由每级光伏组件的关断装置中的所述控制器判断收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，若指定参数不满足预设特征，或所述控制器在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号，则断开所述切换开关以关断光伏组件。
上述的方法，其中：
任意一级光伏组件的关断装置通过监视自身产生的、并通过回路返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断；或者
任意一级光伏组件的关断装置通过监视其他光伏组件的关断装置产生的、并通过回路返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断。
上述的方法，其中：
回路中设置一个关断控制模块，其带有连接在线缆上的主控开关；
以断开主控开关的方式，使指定参数无法满足预设特征或直接断开电力线载波信号的传播路径使所述控制器无法收到返回的电力线载波信号。
上述的方法，其中：
回路中设置一个关断控制模块，在关断控制模块处关断光伏组件的方式为：
将额外的噪声脉冲主动注入到线缆中藉此来干扰电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征；或者
利用耦合器件吸收一部分电力线载波信号以削弱电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征；或者
调节回路中的阻抗藉此改变电力线载波信号在回路中的衰减程度，使指定参数无法满足预设特征。
附图说明
为使上述目的和特征及优点能够更加明显易懂，下面结合附图对具体实施方式做详细的阐释，阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本发明的特征和优势将显而易见。
图1是光伏组件先串联成电池串然后由电池串并联给逆变器供电的示意图。
图2是光伏组件配置有关断装置以及设置一个关断控制模块的拓扑示意图。
图3是带有控制器和通信模块以及切换开关的关断装置的拓扑结构示意图。
图4是每级光伏组件的关断装置自身所产生的并且返回的电力线载波信号。
图5是每级光伏组件的关断装置无法收到返回的电力线载波信号之实施例。
图6是每级光伏组件的关断装置监视其他关断装置产生的电力线载波信号。
图7是每级光伏组件的关断装置无法收到其他关断装置的电力线载波信号。
图8是在线缆上以主动注入额外的噪声脉冲的方式来干扰电力线载波信号。
图9是利用耦合器件吸收一部分电力线载波信号以此削弱电力线载波信号。
具体实施方式
下面将结合各实施例，对本发明的方案进行清楚完整的阐述，所描述的范例仅是本发明用作叙述说明所用的实施例而非全部实施例。基于该等实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的方案都属于本发明的保护范围。
参见图1，随着环境和传统能源问题的日趋严峻，光伏发电技术已被越来越多的国家和地区所重视并将其视为优先发展对象，光伏发电又是新能源发电技术中最成熟和最具开发条件的规模发电方式之一。太阳能光伏组件在当前主流技术的方向分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池、非晶硅太阳能电池等，硅电池要求的使用年限一般高达二十多年的寿命所以对光伏组件的长期性和持久性管控是必不可少的。众所周知的问题是很多因素都会导致光伏组件的发电效率降低，例如光伏组件自身之间的制造差异、安装差异或阴影遮挡或最大功率追踪适配等因素都会引起效率低下。以阴影遮挡为范例，如果部分光伏组件被云朵或建筑物或树影或污垢等类似情况遮挡后，部分组件就会由电源变成负载而不再产生电能并消耗其他光伏组件的输出功率。还例如当出现同一串电池板因为产品一致性问题不好或发生阴影遮挡等导致部分电池不能正常发电时，整串的电池组串的效率损失很严重而且逆变器尤其是集中式的逆变器接入的电池板阵列很多时，会导致各个组串的电池板不能够在自己的最大功率点运行，这些都是电能和发电量的损失的诱因。由于光伏组件在发生热斑效应严重的地方局部温度可能较高，有的甚至超过150℃，导致组件局部区域烧毁或形成暗斑、焊点融化、封装材料老化、玻璃炸裂、焊带腐蚀等永久性破坏，会给光伏组件的安全性和可靠性造成极大地隐患。毫无疑虑，光伏系统亟待解决的问题就是对光伏组件的实时管控以及对光伏组件的管理，具体需求是能够实时地管控每一块被安装的光伏电池板的工作状态和工作参数，能可靠地对光伏组件的电压异常、电流异常、温度异常等异常情况进行预警并采取某些应对措施，这对发生异常的电池组件采取类似于组件级主动安全关断或其他的应急断电措施是十分有意义和十分必要的。
参见图1，光伏组件阵列是光伏发电系统从光能到电能转换的基础。光伏组件阵列中安装有电池组串，电池组串是由串联的光伏组件PV1至PVN串接构成。光伏组件阵列提供的总电能由直流母线输送给能源收集装置或能量收集装置，能源收集装置包括如图所示的将直流电逆变成交流电的逆变器INVT或包括为蓄电池充电的充电器。通常每个光伏组件的正负极之间连接有与光伏组件并联的旁路二极管，以便在光伏组件的输出功率下降时该光伏组件可以被与其配套的旁路二极管予以旁路掉，而不是让输出功率下降的光伏组件进入负压区否则会导致光伏组件两端的极高功率耗散，甚至会引起燃烧。
参见图2，在电池组串中如第一级光伏组件PV1的相关关断状态由与其配套的组件关断装置RSD1进行管理以执行关断功能。第二级光伏组件PV2关断状态由配套的组件关断装置RSD2进行管理以执行关断功能。依此类推，第N级的光伏组件PVN的关断状态由与其配套的关断装置RSDN进行管理，N是不低于1的正整数。
参见图2，第一级光伏组件PV1的输出电压为VO1。第二级光伏组件PV2的输出电压记载为VO2。依此类推，第N级光伏组件PVN的输出电压为VON。以至于任意某串光伏电池组串上的总的母线电压通过计算大约为VO1+VO2+…VON=VBUS。不同的多组电池组串并联连接在母线之间。多级光伏组件PV1至PVN串联连接，多级光伏组件各自的输出电压相互叠加至母线上，母线电压VBUS的电压较之单个光伏组件要高得多，如图所示逆变器从母线上将直流电的母线电压VBUS逆变转换成交流电。
参见图3，关断装置RSDN包括控制器IC。在实现通信方面控制器IC可以通过控制配套的通信模块MODU来与外部进行单向或双向通信。通信模块MODU之通信机制包括了有线通信和无线通信两种类型：例如可采用WIFI、ZIGBEE、433MHZ通信和红外或蓝牙等一切现有的无线通信方案，还例如可采用电力线载波通信的方案。本申请的可选范例中通信模块MODU包括了电力线载波调制解调器，电力线载波调制解调器是以电力线载波的方式实现单向或双向通信。图示的耦合元件COP将电力线载波调制解调器发出的电力线载波信号来耦合到线缆上，典型的耦合元件COP譬如是带有原边副边绕组的变压器或譬如是带有耦合线圈的信号耦合器。耦合变压器的使用方法例如可将电力线载波输送到原边绕组上而副边绕组则连接在电源线缆上作为线缆的一部分，电力线载波通过原边和副边的耦合作用而输送传递到到线缆上。带有磁环和耦合线圈的信号耦合器的典型使用方法例如可将母线线缆直接穿过信号耦合器的绕有耦合线圈的磁环，电力线载波被输送到耦合线圈上即可从母线线缆感应到从而可实施非接触式的信号传递。总而言之耦合元件可采用现有技术公开的所有信号耦合方案，注入式电感耦合器技术、电缆卡接式电感耦合器技术和可切换全阻抗匹配的电缆卡接式电感耦合器都是本申请的可选方案。电力线载波信号除了沿着线缆朝着远离光伏组件的期望方向传播如传向逆变器，电力线载波信号同步亦会反向地直接传播到光伏组件的正负极处，毕竟通信模块更靠近光伏组件。
参见图3，通信模块MODU除了带有耦合元件COP之外还允许带有配套的用于从线缆处感应电力线载波信号的载波信号耦合电路SENS，注意前者是在光伏组件的关断装置处将电力线载波信号发送和加载到线缆上，而后者则是感应和扑捉从线缆上返回至光伏组件的关断装置处的电力线载波信号。耦合电路SENS例如是带有原边副边绕组的变压器或者是带有耦合线圈的信号耦合器，耦合电路SENS还例如是罗氏空心线圈传感器或高频传感器、编解码器、分流器等中的任意一种，用于检测和监听传输线缆上返回至光伏组件的关断装置处的电力线载波信号。所谓扩频通信就是扩展频谱通信技术，它的基本技术特征是被传输的信息所占用的信号带宽远远大于信息本身的带宽。另外扩频通信具有如下特征的含义，扩频通信还具有如下特征：它是一种数字传输方式、在发送端所谓信号带宽的展宽是通过高码率的伪随机编码对传输信息进行调制来实现的、在接收端则需要使用相同的伪随机编码对扩频信号进行相关解调来还原被传输的信息等。扩频通信的理论依据是信息论中关于信道容量的著名定理，即香农公式：当信号的传输速率一定时信号带宽和信噪比是可以互换的，即通过增大信号带宽来降低对信噪比的要求。带宽增大到一定程度时信号功率可以接近噪声功率，甚至在信号被噪声淹没情况下仍能保持通信。扩频通信是以宽带传输技术来换取信噪比的益处，这是扩频通信的基本思想和理论依据。扩频通信技术和幅度调制技术及频移键控和正交频分等调节方式适用于电力线载波通信。幅度调制虽难以保证可靠的通信，然而本案额外附加到线缆上的噪声脉冲能够轻易的干扰幅度调制下的电力线载波信号并使得指定参数无法满足预设特征，因此在线缆上以主动注入额外噪声脉冲的方式来干扰电力线载波信号时，幅度调制是较佳的选择。频移键控适用于电力线窄带通信而正交频分适用于电力线宽带通信，另外扩频通信在电力线窄带通信和电力线宽带通信两方面都有应用。电力线载波通信的调制解调可采用现有技术。
参见图3，在支持光伏组件快速关断管理的关断装置中，以如图所示的可控制光伏组件是否被关断的组件关断装置RSDN为例。采用关断装置RSDN的电路期望实现的智能管理目标是判断光伏组件是否有必要及时关断，满足NEC690.12条款：安装或内置于建筑物的光伏系统须包含快速关断功能，减少对应急处理人员的电击危险。尽管组件管理模块是以实现关断功能的组件关断装置为例来叙述说明，事实上组件关断装置在功能上远不止限定于数据监测功能或组件关断功能。譬如多级光伏组件PV1-PVN中的每一个光伏组件均配置有一个电压转换器，同时还要求该些多级光伏组件PV1-PVN所对应的多个电压转换器的输出电压相互叠加到直流母线上并藉此作为母线电压，此时多个电压转换器是相互串联连接的关系。每一个电压转换器均将从与之对应的一个光伏组件撷取到的电能转换成自身的输出功率。每一个电压转换器也还将与之对应的一个光伏组件的输出电压执行升压或降压或升降压等处理后再予以输出。甚至于在可选的范例中，每一个电压转换器还用于将与之对应的一个光伏组件的输出电流和输出电压设置在最大功率点处，对光伏组件实现功率优化的作用。组件管理装置之控制器IC可用于操作电压转换器执行升压或降压或升降压等电压转换，所以关断装置还可具备电压调节功能和功率管理功能。
参见图3，在可选范例中支持光伏组件PV1快速关断的关断装置RSD1用于操作该光伏组件配置的切换开关S2的断开或导通，控制光伏组件PV1是否关断。与此同时在其他可选的范例中作为对比，支持光伏组件PV2快速关断的关断装置RSD2用于操作该光伏组件配置的切换开关S2的断开或导通，控制光伏组件PV2是否关断。依此类推在其他可选的范例中作为对比，支持光伏组件PVN快速关断的关断装置RSDN用于操作该光伏组件配置的切换开关S2的断开或导通，控制光伏组件PVN是否关断。
参见图3，在可选的范例中，光伏组件PV1通过切换开关S2连接到电源线缆上并且切换开关S2受控制器IC的控制：若切换开关S2被关断则光伏组件PV1从串联的多级光伏组件PV1-PVN即电池组串中被移除，开关S2被接通则光伏组件PV1恢复接入到该光伏组件PV1-PVN即电池组串中。且组件PV2通过切换开关S2连接到电源线缆上并且切换开关S2受控制器IC的控制：若切换开关S2被关断则光伏组件PV2从串联的多级光伏组件PV1-PVN即电池组串中被移除，开关S2被接通则光伏组件PV2恢复接入到该光伏组件PV1-PVN即电池组串中。组件PVN通过切换开关S2连接到电源线缆上并且切换开关S2受控制器IC的控制：若切换开关S2被关断则光伏组件PVN从串联的多级光伏组件PV1-PVN即电池组串中被移除，开关S2接通则光伏组件PVN恢复接入到该光伏组件PV1-PVN即电池组串中。因此在组件关断装置控制光伏组件是否被关断的可选的实施例中：每个光伏组件均配置有一切换开关S2，光伏组件PV1-PVN串联连接并且它们串联成所谓的电池组串。每个切换开关S2用于将与之对应的一个光伏组件予以关断而从电池组串中予以移除掉、每个切换开关S2还用于将与之对应的一个光伏组件从关断状态恢复接入到电池组串中。每个光伏组件配置的切换开关S2受每个光伏组件配置的组件关断装置之控制器IC的控制。光伏组件设有与其并联的旁路二极管BD，以便在光伏组件从电池组串中移除掉时该光伏组件可以被配套的旁路二极管BD旁路掉，而不至于电池组串在被移除掉的光伏组件处形成了所谓的断路点。光伏组件PVN假设从电池组串中被移除掉则光伏组件PVN被其配套的旁路二极管BD旁路。
参见图3，在可选的范例中，若光伏组件PV1-PVN均被关断，电池组串上的总的母线电压即VO1+VO2+…VON=VBUS可从数百伏特迅速跌落到零值附近。可使得光伏系统实现快速关断功能以减少对应急处理人员的电击危险，满足NEC690.12条款。
参见图3，在可选的范例中，用于光伏组件的快速关断的关断装置RSDN包括配备给光伏组件PVN的切换开关S2，用于控制光伏组件PVN是否被关断。还包括了控制所述切换开关S2的导通或断开的控制器IC。以及包括通信模块MODU，用于将其产生的电力线载波信号加载到串接起多级光伏组件PV1-PVN的线缆上以及从线缆上提取返回至关断装置RSDN本地电力线载波信号。控制器IC操作通信模块MODU持续性地发送具有预设特征的电力线载波信号到线缆上，控制器IC由通信模块MODU持续性地监控从线缆上返回至关断装置RSDN本地电力线载波信号。耦合元件COP需将电力线载波调制解调器发出的电力线载波信号来耦合到线缆上，控制器IC可将需要发送出去的数据信息传递给通信模块MODU，然后通信模块MODU再将数据信息调制后通过电力线载波信号来耦合到线缆上，以实现数据信息的发送功能。以及耦合电路SENS感应和捕获从线缆上返回至光伏组件的关断装置RSDN处的电力线载波信号，进一步将感应提取到的电力线载波信号传递给该通信模块MODU，通信模块MODU从携带有数据信息的电力线载波中解码出数据信息并发送给控制器IC，以实现数据信息的接收功能。本申请为了阐释的方便而将耦合电路SENS和耦合元件COP分成两个部分，实质上它们两者有时候允许被直接集成在一起并作为一个整体，耦合电路SENS和耦合元件COP统称为信号耦合器以及它们是将载波通信模块与电力线即线缆进行耦合连接的关键单元。
参见图4，在可选的范例中，假设光伏组件PV2的关断装置RSD2将其通信模块发出的电力线载波信号PLC耦合加载到正母线LA上，电力线载波信号PLC沿着母线传播传递到逆变器INVT后再沿着负母线LB返回到多级光伏组件PV1-PVN处，构成母线的实物载体事实上就是导电的线缆。多级光伏组件PV1-PVN各自的输出电压相互叠加后提供给该逆变器INVT，串联连接的多级光伏组件PV1-PVN和逆变器INVT之间构成一个回路且每级光伏组件的关断装置发送的电力线载波信号传向逆变器INVT后再沿着回路返回至多级光伏组件处。例如关断装置RSD2发送的电力线载波信号PLC传向逆变器后再沿着回路返回至多级光伏组件件PV1-PVN处，该电力线载波信号PLC最典型的就是通过正母线LA传向逆变器后再沿负母线LB返回，该电力线载波信号PLC或者是也可以通过负母线LB传向逆变器后再沿正母线LA返回。因此定义的返回的电力线载波信号是指传播到回路中然后返回或折回的电力线载波信号，未传播到回路中但被关断装置感应到的电力线载波信号不能称为返回的电力线载波信号。如关断装置RSD2之通信模块发出的电力线载波信号PLC不仅会向远离光伏组件PV1-PVN的期望方向远程传播也即朝着逆变器的方向远程传播，电力线载波信号PLC同步亦会反向地分散到光伏组件的正极和负极处因为毕竟关断装置RSD2之通信模块更靠近光伏组件。朝逆变器的方向远程传播然后折回的电力线载波信号PLC才是返回的电力线载波信号，分散在光伏组件本地但未进入回路的电力线载波信号PLC不是返回的电力线载波信号。只在组件本地传播但并未进入回路的电力线载波信号PLC对判断是否关断光伏组件而言是一种弊端。
参见图4，关断装置RSD2之控制器IC通过其配套的通信模块MODU从线缆上提取返回的电力线载波信号PLC，且控制器IC监控返回的电力线载波信号PLC的指定参数是否满足预设特征，若指定参数不满足预设特征，或控制器IC在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号PLC，则控制器IC断开切换开关S2以关断光伏组件PV2。
参见图4，关断装置RSD2之控制器IC监控的载波对象：经由回路返回的电力线载波信号PLC是关断装置RSD2之控制器IC操作配套的通信模块MODU产生的。因此在可选的实施例当中，关断装置RSD2之控制器IC操作通信模块MODU持续性地发送具有预设特征的电力线载波信号PLC到线缆上，关断装置RSD2之控制器IC通过所述的通信模块MODU持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号PLC，所返回的电力线载波信号PLC是关断装置RSD2自身所产生的。
参见图4，在可选的范例中，前述关于电力线载波信号PLC的指定参数包括所述的电力线载波信号PLC的幅度大小，前述预设特征包括预设的幅度值，在收取到的返回的电力线载波信号PLC的实际幅度大小低于预设的幅度值时关断光伏组件PV2。
参见图4，在可选的范例中，前述关于电力线载波信号PLC的指定参数包括所述的电力线载波信号PLC在频域下的频谱分布，预设特征包括预设的频谱分布点，在返回的电力线载波信号PLC的实际频谱分布与预设的频谱分布点不吻合而存在频谱分布点缺失时关断光伏组件PV2。藉此可见预设特征的参数类别并不是唯一的。
参见图5，在可选的范例中，回路中设有关断控制模块CTL且其带有连接在线缆上的主控开关S1，主控开关可设在正母线或负母线上。关断控制模块CTL的最佳位置较佳在光伏组件PV1-PVN与逆变器INVT之间的线缆上，关断控制模块CTL的位置还应该远离光伏组件PV1-PVN以保障安全性。在紧急情况下，安装有电压转换器或智控关断装置的光伏系统能切断每块组件间的连接，消除阵列中存在的直流高压，实现组件级的快速关断以满足财产和人身安全方面的保障。急救人员切断关断控制模块CTL中的主控开关或者快速拨动主控开关S1例如执行切断又接通再切断这样的拨动操作，可使得返回的所述电力线载波信号PLC的指定参数无法满足预设特征。例如可以使得返回的电力线载波信号的实际幅度大小低于预设的幅度值，例如还可以使得返回的电力线载波信号的实际频谱分布与预设的频谱分布点不吻合。倘若急救人员切断关断控制模块CTL中的主控开关使电力线载波信号PLC在线缆上的传播路径被直接断开，那么控制器IC将无法收到返回的电力线载波信号PLC，因为回路中的载波传播路径被直接切断。控制器IC在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号PLC，此设定的时间段内很可能是急救人员切断了主控开关所以此时判断出需要断开切换开关S1以关断光伏组件PV2。虚线代表返回的电力线载波信号的指定参数经过人为干涉后发生了变化。
参见图6，关断装置RSD2之控制器IC通过其配套的通信模块MODU从线缆上提取返回的电力线载波信号PLC，且控制器IC监控返回的电力线载波信号PLC的指定参数是否满足预设特征，若指定参数不满足预设特征，或控制器IC在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号PLC，则控制器IC断开切换开关S2以关断光伏组件PV2。
参见图6，关断装置RSD2之控制器IC监控的载波对象：经由回路返回的电力线载波信号PLC是关断装置RSD1之控制器IC操作配套的通信模块MODU产生的。因此在可选的实施例当中，关断装置RSD1之控制器IC操作通信模块MODU持续性地发送具有预设特征的电力线载波信号PLC到线缆上，关断装置RSD2之控制器IC通过配套的通信模块MODU持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号PLC，所返回的电力线载波信号PLC是其他的关断装置RSD1产生的。
参见图5，每个关断装置都具有提前烧录的地址编号信息：光伏组件PV1所匹配的关断装置RSD1烧录在其控制器IC内的地址编号信息为ADS1，光伏组件PV2所匹配的关断装置RSD2烧录在其控制器IC内的地址编号信息为ADS2，光伏组件PV3所匹配的关断装置RSD3烧录在其控制器IC内的地址编号信息为ADS3。而组件PVN所匹配的关断装置RSDN烧录在其控制器IC内的地址编号信息为ADSN。
参见图5，任意一级光伏组件的关断装置通过监视自身产生的、并返回的电力线载波信号来决定该任意一级光伏组件是否被关断。光伏组件RSD2的关断装置RSD2如通过监视关断装置RSD2自身产生的、并经过回路而返回的电力线载波信号PLC来决定出相应的光伏组件PV2是否需要关断。在可选但非必须的范例中，该关断装置RSD2发出的电力线载波信号携带有地址编号信息例如ADS2，允许关断装置RSD2只和提取和监控与自身的地址编号ADS2相符的电力线载波信号。本方案属于可选项但非必须项。
参见图6，任意一级光伏组件的关断装置通过监视其他光伏组件的关断装置产生的并返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否关断。关断装置RSD2如通过监视其他关断装置RSD1产生的、并经过回路而返回的电力线载波信号PLC来决定出相应的光伏组件PV2是否需要关断。在可选但非必须的范例中，该关断装置RSD1发出的电力线载波信号携带有地址编号信息例如ADS1，允许关断装置RSD2只和提取和监控与其他的关断装置RSD1的地址编号ADS1相符的电力线载波信号。本实施方案同样也属于可选项但非必须项，注意设定地址编号不是必须的。任一关断装置监控自身产生的并返回的电力线载波信号或监控其他关断装置产生的并返回的电力线载波信号均可。
参见图7，在可选的范例中，光伏组件PV2所配对的关断装置RSD2例如通过监视其他关断装置RSD1产生的、并经过回路而返回的电力线载波信号PLC来决定判断出相应的光伏组件PV2是否需要关断。同样急救人员切断关断控制模块CTL中的主控开关或者快速拨动主控开关S1例如执行切断又接通再切断这样的拨动操作，可使得返回的所述电力线载波信号PLC的指定参数无法满足预设特征。例如可以使得返回的电力线载波信号的实际幅度大小低于预设的幅度值，例如还可以使得返回的电力线载波信号的实际频谱分布与预设的频谱分布点不吻合。倘若急救人员切断关断控制模块CTL中的主控开关使电力线载波信号PLC在线缆上的传播路径被直接断开，关断装置RSD2无法收到返回的电力线载波信号PLC，因为回路中的载波传播路径被直接切断。控制器IC在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号PLC，此设定的时间段内很可能是急救人员切断了主控开关所以此时判断需要断开切换开关S1以关断光伏组件PV2。虚线代表返回的电力线载波信号的指定参数经过人为干涉后发生了变化。
参见图8，在可选的范例中，关断控制模块CTL含可以制造噪声脉冲NOI的噪声产生源并且噪声脉冲NOI的频率最好落在电力线载波信号PLC的频率范围内。在线缆上以主动注入噪声脉冲NOI的方式来干扰该电力线载波信号PLC。噪声产生源未绘制在图中但产生的噪声脉冲NOI可使指定参数无法满足预设特征。噪声脉冲NOI被注入到线缆上例如通过人工控制在关断控制模块CTL处人为在线缆上引入噪声。譬如可以使得返回的电力线载波信号的实际幅度大小低于预设的幅度值，譬如还可以使得返回的电力线载波信号的实际频谱分布与预设的频谱分布点不吻合。与约为50HZ-60HZ的电网电压频率同步的噪声通常是由工作在工频的开关器件产生的，例如可控硅SCR开关器件所产生的噪声以及其各次谐波之频率成分大约是50HZ左右。再例如电动机所产生的干扰噪声是由负载和电网不同步而产生的具有平滑功率谱的干扰，属于白噪声。有些脉冲噪声由电器突然开关造成的或从高压输电变压器感应过来的噪音，特点是频谱宽而时间短。
参见图9，在可选的范例中，关断控制模块CTL包含可以吸收部分电力线载波信号以削弱电力线载波信号PLC的耦合器件CPE，耦合器件CPE例如是电容或变压器或套在线缆上的绕有线圈的磁环等。若不干涉电力线载波信号PLC则耦合器件CPE被禁用以防止该电力线载波信号PLC被消弱。若试图干涉电力线载波信号PLC并将其予以消弱则耦合器件CPE引入到线缆处，从线缆处吸收至少部分电力线载波信号PLC。被吸收的那部分电力线载波信号例如通过图示的载波分流路径PLC-BYS可以引入大地或者利用电阻等类似负载直接予以消耗掉。总而言之，在线缆上用耦合器件CPE吸收部分电力线载波信号以削弱电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征。譬如可以使得返回的电力线载波信号的实际幅度大小低于预设的幅度值，譬如还可以使得返回的电力线载波信号的实际频谱分布与预设的频谱分布点不吻合。甚至电力线载波信号PLC全部都被被吸收掉而导致关断装置RSD2无法收到返回的电力线载波信号PLC，关断装置RSD2此时等同于是在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号就关断光伏组件PV2。
参见图4，在可选的范例中，结合图5-9，当光伏组件成功关断后在某些场景下如警情消失则需要重新启用光伏组件。假设关断控制模块CTL也设置有关断装置那样的控制器及其通信模块，所以关断控制模块CTL也可以向各关断装置RSD1-RSDN主动的发送电力线载波信号。重新启用被关断的关断装置RSD1-RSDN的模式为：向关断装置发送携带有启用指令的电力线载波信号，关断装置RSD1-RSDN各自的控制器IC通过配套的通信模块MODU收取启用指令，而关断装置RSD1-RSDN各自的控制器IC响应启用指令将它们的切换开关S2导通而使光伏组件PV1- PVN恢复成接通状态。
参见图4，在可选的范例中，结合图5-9，已知关断装置RSD2之控制器IC监控的载波对象：经由回路返回的电力线载波信号PLC是关断装置RSD2之控制器IC操作配套的通信模块MODU所产生的。控制器IC通过通信模块MODU持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号PLC时，那么规定从线缆上返回的电力线载波信号PLC的衰减只有超过事先定义的预定分贝值，控制器IC才继续判断所述的收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征、或控制器IC才继续判断是否在一个设定的时间段内没有收到返回的电力线载波信号PLC。倘若不满足，控制器IC不判断收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，或者控制器IC不判断是否在一个设定的时间段内没有收到返回的电力线载波信号PLC，自然也不关断光伏组件PV2。在本实施例中允许所返回的电力线载波信号PLC是关断装置RSD2自身产生的：因此在可选的范例中要求从线缆上返回的电力线载波信号PLC的衰减超过预定分贝值的前提下，控制器IC监控收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，或控制器IC判断在一个设定的时间段内其是否收到了电力线载波信号，若指定参数不满足预设特征、或控制器在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号，则关断光伏组件。可防止误关断或误接通。注意电力线载波信号的衰减判断需知晓关断装置发出的初始电力线载波信号的信号特征，并通过将返回的电力线载波信号和初始电力线载波信号进行比对才能准确得出衰减结果。
参见图6，在可选的范例中，结合图5-9，已知关断装置RSD2之控制器IC监控的载波对象：经由回路返回的电力线载波信号PLC是关断装置RSD1之控制器IC操作配套的通信模块MODU所产生的。控制器IC通过通信模块MODU持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号PLC时，那么规定从线缆上返回的电力线载波信号PLC的衰减只有超过事先定义的预定分贝值，控制器IC才继续判断所谓的收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征、或控制器IC才继续判断是否在一个设定的时间段内没有收到返回的电力线载波信号PLC。倘若不满足，控制器IC不判断收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，或者控制器IC不判断是否在一个设定的时间段内没有收到返回的电力线载波信号PLC，自然也不关断光伏组件PV2。在本实施例中允许所返回的电力线载波信号PLC是其他关断装置RSD1产生的：因此在可选的范例中要求从线缆上返回的电力线载波信号PLC的衰减超过预定分贝值的前提下，控制器IC监控收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，或控制器IC判断在一个设定的时间段内其是否收到了电力线载波信号，若指定参数不满足预设特征、或控制器在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号，则关断光伏组件。可防止误关断或误接通。信号的衰减之计算方案可根据现有技术的衰减计算方法来实施。注意关断装置发出的信号未经回路而直接在本地被各个关断装置捕获并产生关断判断结果是误判的主要源头之一。另外光伏组件所输出的电压和电流受到光照辐射强度、环境温度、是否遮挡、遮挡程度、光伏组件自身的老化状态等综合因素的影响，而这些综合因素时时刻刻又是动态变化的，电力线载波信号传输信道之电压和电流的不稳定性以及信道混入的天然噪声，导致关断装置很难识别天然噪声和外来信号、也很难计算信号的衰减。关断装置监控自身产生的并返回的电力线载波信号或监控其他关断装置产生的并返回的电力线载波信号是较佳的方案。
参见图6，在可选的范例中，结合图4-9，回路中设有关断控制模块CTL并且在所述关断控制模块CTL处关断光伏组件PV1-PVN的方式为：调节回路中的阻抗藉此改变电力线载波信号PLC在回路中的衰减程度，使指定参数无法满足预设特征。例如允许将回路中的阻抗值调节到较大的程度使电力线载波信号PLC具有较大的衰减。可选范例中在关断控制模块CTL处的线缆上引入电容、电阻、电感等可改变回路阻抗，从线缆中移除掉这些影响阻抗的电子元器件即所谓电容、电阻、电感等可改变回路阻抗。
参见图6，在可选的范例中，规定多级光伏组件PV1-PVN中由排在首位的首个或称第一级光伏组件PV1之控制器IC操作通信模块持续性地发送电力线载波信号，同时还规定各级光伏组件PV1-PVN之控制器IC通过通信模块持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号。若光伏组件PV1-PVN之控制器监控到返回电力线载波信号的指定参数不满足预设特征，或光伏组件PV1-PVN之控制器在一设定的时间段内没有收到电力线载波信号则光伏组件PV1-PVN断开各自的切换开关S2以关断组件PV1-PVN。注意本范例中第一级光伏组件PV1之控制器IC操作通信模块发出的电力线载波信号可通过正母线传播到逆变器再通过负母线传回到各级光伏组件PV1-PVN，即通过回路传回。本范例中要求排在首位的第一级光伏组件PV1的关断装置RSD1发送的电力线载波信号传向逆变器后再沿着回路返回至多级光伏组件PV1-PVN处。可以防止电池组串内部各个光伏组件之间的载波信号串扰，因为光伏组件之间的载波信号串扰易导致误关断或误接通。
参见图6，在可选的范例中，多级光伏组件PV1-PVN中由排在末尾的最后一个或称第N级光伏组件PVN之控制器IC操作通信模块持续性发送电力线载波信号，同时还规定各级光伏组件PV1-PVN之控制器IC通过通信模块持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号。若光伏组件PV1-PVN之控制器监控到返回电力线载波信号的指定参数不满足预设特征，或光伏组件PV1-PVN之控制器在一设定的时间段内没有收到电力线载波信号则光伏组件PV1-PVN断开各自的切换开关S2以关断组件PV1-PVN。注意本范例中第N级光伏组件PVN之控制器IC操作通信模块发出的电力线载波信号通过负母线传播到逆变器再通过正母线传回到各级光伏组件PV1-PVN，即通过回路传回。本实施例中要求排在末尾的最后一级也即第N级光伏组件PVN的关断装置RSDN发送的电力线载波信号传向逆变器后再沿着回路返回至多级光伏组件PV1-PVN处。防止电池组串内部各个光伏组件之间的载波信号串扰。正母线和负母线本质上也是线缆。
参见图9，在可选的范例中，关断装置RSD之控制器IC也还用于控制为光伏组件配备的切换开关S2的断开或导通：控制器IC通过通信模块MODU收取启用指令如通过匹配的通信模块MODU之电力线载波解调器接收电力线载波信号，启用指令通过电力线载波信号从线缆上传给控制器IC。耦合元件COP从线缆上感应关断控制模块CTL发出的携带有启用指令的载波信号，耦合元件COP还进一步将感应提取到的电力线载波信号传递给所谓的通信模块MODU。通信模块MODU从携带有启用指令的电力线载波中解码出启用指令并发送给控制器IC。通信模块MODU除了可以使用电力线载波等有线通信之外也还可以使用无线通信等传统通信方式来收取外部指令。注意在某些可选的范例中通信模块可以直接内置到控制器IC，即控制器IC直接集成有通信模块。
参见图9，发给控制器IC的启用指令要求将光伏组件予以重启，控制器IC响应启用指令将切换开关S2导通（ON）而使光伏组件重启。关断装置RSD1-RSDN用于实现光伏组件的快速关断功能。关断（shutdown）和恢复接通（re-connection）是光伏组件可以满足业界关于NEC690.12条款的两个重要状态。注意在很多场合在将光伏组件关断后无需再恢复成接通状态，如光伏电站遭遇火灾时通常只需快速将组件予以关断但组件可能无需再恢复成接通状态，所以光伏组件恢复成接通状态并不是必要条件。本申请的以上各实施例可较好的应对光伏电站发生的紧急状况，譬如面临火灾等状况时能主动迅速的关断光伏组件以切断直流电。判断关断装置是否切断光伏组件所依赖的电力线载波信号源自多级光伏组件之关断装置自身处、而非源自其他电力线载波信号发射装置，无论是从成本方面考虑还是从关断的可靠性方面进行考虑，这种设计都具备极大的优势。利用其他电力线载波信号发射装置操控关断装置之弊端是：成本显著增加；其他电力线载波信号发射装置所发出的电力线载波信号的各项参数信息对关断装置而言是隐匿的，那么关断装置在判断是否关断光伏组件的阶段很有可能做出误判断。因为回路中不仅仅是存在着其他电力线载波信号发射装置所发出的电力线载波信号、也存在着各类天然噪声，关断装置既然能响应其他电力线载波信号发射装置所发出的电力线载波信号，关断装置自然也可能对回路中天然存在的各类噪声做出响应而误关断或误接通光伏组件。注意到直流母线的能量是供应给逆变器来执行直流到交流的逆变转换操作，而逆变器对直流母线的噪声谐波污染几乎是与生俱来的和无法避免的，本申请能够较好的规避这些容易导致误操作的负面弊端。
以上通过说明和附图的内容，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (22)

1.一种关断装置，用于光伏组件的快速关断，其特征在于，包括：
配备给光伏组件的切换开关，用于控制光伏组件是否被关断；
控制器，控制所述切换开关的导通或断开；
通信模块，用于将其产生的电力线载波信号加载到串接起多级光伏组件的线缆上以及从线缆上提取返回的电力线载波信号；
所述控制器操作所述通信模块持续性地发送具有预设特征的电力线载波信号；
所述控制器通过所述通信模块持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号；
所述控制器监控收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，若指定参数不满足预设特征，或所述控制器在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号：
则断开所述切换开关以关断光伏组件。
2.根据权利要求1所述的关断装置，其特征在于：
多级光伏组件串联连接，每级光伏组件皆配置有一个关断装置；
任意一级光伏组件的关断装置通过监视自身产生的、并返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断。
3.根据权利要求1所述的关断装置，其特征在于：
多级光伏组件串联连接，每级光伏组件皆配置有一个关断装置；
任意一级光伏组件的关断装置通过监视其他光伏组件的关断装置产生的、并返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断。
4.根据权利要求1所述的关断装置，其特征在于：
所述指定参数包括所述电力线载波信号的幅度大小；
所述预设特征包括预设的幅度值；以及
在收取到的所述电力线载波信号的幅度大小低于预设的幅度值时关断光伏组件。
5.根据权利要求1所述的关断装置，其特征在于：
所述指定参数包括所述电力线载波信号在频域下的频谱分布；
所述预设特征包括预设的频谱分布点；以及
在收取到的所述电力线载波信号的实际频谱分布与预设的频谱分布点不吻合而存在频谱分布点缺失时，关断光伏组件。
6.根据权利要求1所述的关断装置，其特征在于：
线缆上设置有一个主控开关，以断开主控开关的方式，使指定参数无法满足预设特征或直接断开电力线载波信号的传播路径使所述控制器无法收到返回的电力线载波信号。
7.根据权利要求1所述的关断装置，其特征在于：
在线缆上以主动注入额外噪声脉冲的方式来干扰电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征。
8.根据权利要求1所述的关断装置，其特征在于：
在线缆上利用耦合器件吸收部分电力线载波信号以削弱电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征。
9.根据权利要求1所述的关断装置，其特征在于：
重新启用被关断的光伏组件的模式为：
向关断装置发送携带有启用指令的电力线载波信号，所述控制器通过配套的通信模块收取启用指令，控制器响应启用指令将切换开关导通而使光伏组件恢复成接通状态。
10.根据权利要求2或3所述的关断装置，其特征在于：
多级光伏组件各自的输出电压相互叠加后提供给一个逆变器；
在串联连接的多级光伏组件和所述逆变器之间构成一个回路；
每级光伏组件的关断装置发送的电力线载波信号传向所述逆变器后再沿着回路返回至多级光伏组件处。
11.一种光伏组件的关断方法，其特征在于，包括：
在光伏组件的输出端配备一个切换开关，用于控制光伏组件是否被关断；
利用一个控制器控制所述切换开关的导通或断开，所述控制器配置有通信模块；
由所述控制器操作所述通信模块持续性地发送具有预设特征的电力线载波信号到串接起多级光伏组件的线缆上；
由所述控制器通过所述通信模块持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号；
由所述控制器判断收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，若指定参数不满足预设特征，或所述控制器在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号：
则断开所述切换开关以关断光伏组件。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
多级光伏组件各自的输出电压相互叠加后提供给一个逆变器；
在串联连接的多级光伏组件和所述逆变器之间构成一个回路；
每级光伏组件的关断装置发送的电力线载波信号传向所述逆变器后再沿着回路返回至多级光伏组件处。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：
回路中设置一个关断控制模块，其带有连接在线缆上的主控开关；
以断开主控开关的方式，使指定参数无法满足预设特征或直接断开电力线载波信号的传播路径使所述控制器无法收到返回的电力线载波信号。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：
回路中设置一个关断控制模块，在关断控制模块处关断光伏组件的方式为：
将额外的噪声脉冲主动注入到线缆中藉此来干扰电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征；或者
利用耦合器件吸收一部分电力线载波信号以削弱电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：
多级光伏组件串联连接，每级光伏组件皆配置有一个关断装置；
任意一级光伏组件的关断装置通过监视自身产生的、并返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：
多级光伏组件串联连接，每级光伏组件皆配置有一个关断装置；
任意一级光伏组件的关断装置通过监视其他光伏组件的关断装置产生的、并返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
所述指定参数包括所述电力线载波信号的幅度大小；
所述预设特征包括预设的幅度值；以及
在收取到的所述电力线载波信号的幅度大小低于预设的幅度值时关断光伏组件。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
所述指定参数包括所述电力线载波信号在频域下的频谱分布；
所述预设特征包括预设的频谱分布点；以及
在收取到的所述电力线载波信号的实际频谱分布与预设的频谱分布点不吻合而存在频谱分布点缺失时，关断光伏组件。
19.一种光伏组件的关断方法，其特征在于，包括：
将多级光伏组件设为串联连接，它们的输出电压相互叠加后提供给一个逆变器；
在多级光伏组件和所述逆变器之间构成一个回路；
在每级光伏组件的输出端处配置一个关断装置；
每级光伏组件配置的关断装置包括：
控制每级光伏组件是否被关断的一个切换开关；
控制所述切换开关的导通或断开的一个控制器，所述控制器配置有通信模块；
所述控制器操作所述通信模块持续性地发送具有预设特征的电力线载波信号到串接起多级光伏组件的线缆上；
所述控制器通过所述通信模块持续性地监控从线缆上返回的电力线载波信号；
该关断方法包括：
由每级光伏组件的关断装置中的所述控制器判断收取到的电力线载波信号的指定参数是否满足预设特征，若指定参数不满足预设特征，或所述控制器在一个设定的时间段内没有收到电力线载波信号，则断开所述切换开关以关断光伏组件。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：
任意一级光伏组件的关断装置通过监视自身产生的、并通过回路返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断；或者
任意一级光伏组件的关断装置通过监视其他光伏组件的关断装置产生的、并通过回路返回的电力线载波信号，来决定该任意一级光伏组件是否被关断。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：
回路中设置一个关断控制模块，其带有连接在线缆上的主控开关；
以断开主控开关的方式，使指定参数无法满足预设特征或直接断开电力线载波信号的传播路径使所述控制器无法收到返回的电力线载波信号。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：
回路中设置一个关断控制模块，在关断控制模块处关断光伏组件的方式为：
将额外的噪声脉冲主动注入到线缆中藉此来干扰电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征；或者
利用耦合器件吸收一部分电力线载波信号以削弱电力线载波信号，使指定参数无法满足预设特征；或者
调节回路中的阻抗藉此改变电力线载波信号在回路中的衰减程度，使指定参数无法满足预设特征。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105743431A (zh) * 2016-05-03 2016-07-06 闪耀魅力有限公司 一种太阳能光伏电站系统
CN207559941U (zh) * 2017-11-29 2018-06-29 丰郅(上海)新能源科技有限公司 防止光伏组件关断延误的关断系统
CN110504918A (zh) * 2019-09-17 2019-11-26 丰郅(上海)新能源科技有限公司 电弧检测装置以及电弧检测方法
CN111262767A (zh) * 2020-03-27 2020-06-09 阳光电源股份有限公司 一种光伏系统及其通信方法
CN111404480A (zh) * 2020-03-17 2020-07-10 华为技术有限公司 光伏系统、光伏单元的分组方法、计算设备及存储介质
CN111478290A (zh) * 2020-04-16 2020-07-31 阳光电源股份有限公司 一种快速关断方法、光伏组件关断器和光伏系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105743431A (zh) * 2016-05-03 2016-07-06 闪耀魅力有限公司 一种太阳能光伏电站系统
CN207559941U (zh) * 2017-11-29 2018-06-29 丰郅(上海)新能源科技有限公司 防止光伏组件关断延误的关断系统
CN110504918A (zh) * 2019-09-17 2019-11-26 丰郅(上海)新能源科技有限公司 电弧检测装置以及电弧检测方法
CN111404480A (zh) * 2020-03-17 2020-07-10 华为技术有限公司 光伏系统、光伏单元的分组方法、计算设备及存储介质
CN111262767A (zh) * 2020-03-27 2020-06-09 阳光电源股份有限公司 一种光伏系统及其通信方法
CN111478290A (zh) * 2020-04-16 2020-07-31 阳光电源股份有限公司 一种快速关断方法、光伏组件关断器和光伏系统

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