CN206775459U - 一种光伏组件的关断装置及光伏组件关断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光伏组件的关断装置及光伏组件关断系统，关断装置包括：通讯电路、控制电路、第一开关和第二开关；第一光伏组件通过所述第一开关连接外部，第二光伏组件通过所述第二开关连接外部；所述通讯电路连接所述控制电路，用于将主机的控制指令转发给所述控制电路；所述控制电路，用于根据所述控制指令控制所述第一开关和第二开关的开关状态。两个光伏组件可以共用一套关断装置，相比与现有技术的关断装置，节省了通讯电路和控制电路，结构简单，并且节省了50％的电路器件、结构件与灌封、连接器与线缆成本。

Description

一种光伏组件的关断装置及光伏组件关断系统

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏组件的关断装置及光伏组件关断系统。

背景技术

光伏发电技术作为一种可再生能源发电技术，正在全世界范围内蓬勃发展，但发生事故的概率也在不断增大。光伏组件作为发电设备，在光照的情况下始终有电压电流存在。当组件发生故障时，需要及时切断，防止热斑损坏组件；当发生火灾时，由于存在电流，无法通过喷水灭火，只能等火自然熄灭，需要快速断开电池板，减少损失，保护人员安全。此外，对光伏系统内部进行智能监控也是行业的发展趋势。

NEC2017(美国电工法案2017)中的690.12章节对光伏系统提出快速关断(RapidShutdown)的要求，要求光伏阵列在关断保护后1英尺范围内的任意导体(及大地)之间的电压不超过80V。

现有技术中对光伏组件的关断采取的是通过单个光伏组件与快速开关单元连接，并通过多组件串联，再接入汇流箱或逆变器进行发电。当光伏组件发生故障时或关断信号到来时，快速关断单元可以自动断开每个光伏组件与后级的连接。具体可以参见图1所示的现有技术中提供的光伏组件的关断装置示意图。

每个光伏组件100上连接一个关断装置200，当关断装置200接收到关断指令时，将光伏组件的输出端与后级的逆变器或汇流箱300断开。

该方案的主要缺点在于每个光伏组件100都要配备一个关断装置200，由于光伏发电系统中包括很多个光伏组件100，为每个光伏组件都配备一个关断装置时，结构庞大，成本较高。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本实用新型提供一种光伏组件的关断装置及光伏组件关断系统，能够在需要时，断开光伏组件与后级的连接，而且结构简单，成本较低。

本实用新型提供一种光伏组件的关断装置，包括：通讯电路、控制电路、第一开关和第二开关；

第一光伏组件通过所述第一开关连接外部，第二光伏组件通过所述第二开关连接外部；

所述通讯电路连接所述控制电路，用于将主机的控制指令转发给所述控制电路；

所述控制电路，用于根据所述控制指令控制所述第一开关和第二开关的开关状态。

优选地，还包括：第一驱动电路和第二驱动电路；

所述控制电路通过所述第一驱动电路连接所述第一开关；

所述控制电路通过所述第二驱动电路连接所述第二开关。

优选地，还包括：第一辅助源和第二辅助源；

所述第一辅助源由所述第一光伏组件供电，所述第一辅助源为所述通讯电路、控制电路和第一驱动电路供电；

所述第二辅助源由所述第二光伏组件供电，所述第二辅助源为所述第二驱动电路供电。

优选地，还包括：第一旁路二极管和第二旁路二极管；

所述第一旁路二极管的阴极连接所述第一光伏组件的正极，所述第一旁路二极管的阳极通过所述第一开关连接所述第一光伏组件的负极；

所述第一旁路二极管的阳极连接所述第二光伏组件的正极，所述第二光伏组件的正极连接所述第二旁路二极管的阴极，所述第二旁路二极管的阳极通过所述第二开关连接所述第二光伏组件的阴极。

本实用新型还提供一种光伏组件的关断装置，该装置包括：通讯电路、控制电路和开关；

第一光伏组件和第二光伏组件串联后通过所述开关连接外部；

所述通讯电路连接所述控制电路，用于将主机的控制指令转发给所述控制电路；

所述控制电路，用于根据所述控制指令控制所述开关的开关状态。

优选地，还包括：驱动电路；

所述控制电路通过所述驱动电路连接所述开关。

优选地，还包括：辅助源；

所述辅助源由所述第一光伏组件和第二光伏组件联合供电，所述辅助源为所述通讯电路、控制电路和驱动电路供电。

优选地，还包括：旁路二极管；

所述旁路二极管的阴极连接所述第一光伏组件的正极，所述旁路二极管的阳极通过所述开关连接所述第二光伏组件的负极，所述第二光伏组件的正极连接所述第一光伏组件的负极。

本实用新型还提供一种光伏组件关断系统，包括所述的关断装置，每个所述关断装置对应两个光伏组件；

所述光伏组件的输出端连接所述关断装置，所述关断装置的输入端连接逆变器。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

两个光伏组件可以共用一套关断装置，相比与现有技术的关断装置，节省了通讯电路和控制电路，结构简单，并且节省了50％的电路器件、结构件与灌封、连接器与线缆成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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它的附图。

图1为现有技术中提供的光伏系统中的关断装置示意图；

图2为本实用新型提供的关断装置实施例一示意图；

图3为本实用新型提供的关断装置实施例二示意图；

图4为本实用新型提供的关断装置实施例三示意图；

图5为本实用新型提供的关断装置实施例四示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见图2，该图为本实用新型提供的光伏组件的关断装置实施例一示意图。

本实施例提供的光伏组件的关断装置，包括：通讯电路201、控制电路202、第一开关S1和第二开关S2；

需要说明的是，第一开关S1和第二开关S2为可控开关管，例如可以为以下的任意一种：IGBT、MOS、继电器和SCR。

第一光伏组件101通过所述第一开关S1连接外部；例如外部可以为逆变器或汇流箱300，第二光伏组件102通过所述第二开关S2连接外部，例如外部可以为逆变器或汇流箱300；

所述通讯电路201连接所述控制电路202，通讯电路201用于将主机的控制指令转发给所述控制电路202；

需要说明的是，主机在图中未示出，主机可以为整个光伏系统的主机，也可以为逆变器的主机。

所述控制电路202，用于根据所述控制指令控制所述第一开关S1和第二开关S2的开关状态。

本实施例提供的关断装置可以控制两个光伏组件与后级电路断开，后级电路可以为逆变器，也可以为汇流箱。即每两个光伏组件共用一个控制电路和一个通讯电路，这样节省了50％的电路器件、结构件与灌封、连接器与线缆成本。这样可以降低整个光伏系统中关断装置的成本。

需要说明的是，各个光伏组件的输出端是串联在一起后连接在后级电路的输入端。而每个光伏组件的输出端串联一个开关，该开关断开时，对应的光伏组件从系统中断开，但是不影响其他光伏组件与后级电路的连接。

可以理解的是，本实施例提供的关断装置中的控制电路可以控制第一开关断开，也可以控制第二开关断开。即，控制电路可以同时控制第一开关和第二开关均断开，也可以单独控制其中的一个开关断开。该关断装置的控制灵活性比较高。

另外，该关断装置可以由外部电源来供电，也可以由光伏组件自己来供电，下面结合附图介绍由光伏组件自己供电时的工作原理。参见图3，该图为本实用新型提供的关断装置实施例二示意图。

可以理解的是，一般控制电路输出的弱电信号无法直接驱动开关的动作，因此，本实施例提供的关断装置还包括：第一驱动电路203和第二驱动电路204；

所述控制电路202通过所述第一驱动电路203连接所述第一开关S1；

所述控制电路202通过所述第二驱动电路204连接所述第二开关S2。

第一驱动电路203和第二驱动电路204的作用分别是将控制电路202输出的控制信号放大后驱动第一开关S1和第二开关S2动作。

本实施例提供的关断装置由光伏组件自己供电，即该关断装置，还包括：第一辅助源205和第二辅助源206；

所述第一辅助源205由所述第一光伏组件101供电，所述第一辅助源205为所述通讯电路201、控制电路202和第一驱动电路203供电；

所述第二辅助源206由所述第二光伏组件102供电，所述第二辅助源206为所述第二驱动电路204供电。

另外，为了有些特殊情况时，即使没有控制开关关断，电流也可以续流，本实施例提供的关断装置，还包括：第一旁路二极管D1和第二旁路二极管D2；

所述第一旁路二极管D1的阴极连接所述第一光伏组件101的正极，所述第一旁路二极管D1的阳极通过所述第一开关S1连接所述第一光伏组件101的负极；

所述第一旁路二极管D1的阳极连接所述第二光伏组件102的正极，所述第二光伏组件102的正极连接所述第二旁路二极管D2的阴极，所述第二旁路二极管D2的阳极通过所述第二开关S2连接所述第二光伏组件102的阴极。

以上实施例提供的关断装置的优点是两个光伏组件可以共用一套关断装置，比现有技术节省了通讯电路和控制电路，降低了系统成本。无论是60片的电池板串联晶硅组件还是72片电池板串联晶硅组件，其开路电压都不会超过80V，满足NEC2017标准。

需要说明的是，本实用新型中的光伏组件指的是一块电池板。

参见图4，该图为本实用新型提供的关断装置的实施例三示意图。

本实施例提供的关断装置，该装置包括：通讯电路201、控制电路202和开关S；

需要说明的是，开关S为可控开关管，例如可以为以下的任意一种：IGBT、MOS、继电器和SCR。

第一光伏组件101和第二光伏组件102串联后通过所述开关S连接外部，例如外部可以为逆变器或汇流箱300；

所述通讯电路201连接所述控制电路202，用于将主机的控制指令转发给所述控制电路202；

需要说明的是，主机在图中未示出，主机可以为整个光伏系统的主机，也可以为逆变器的主机。

所述控制电路202，用于根据所述控制指令控制所述开关S的开关状态。

本实施例提供的关断装置可以控制两个光伏组件与后级电路断开，后级电路可以为逆变器，也可以为汇流箱。即每两个光伏组件共用一个控制电路和一个通讯电路，这样节省了50％的电路器件、结构件与灌封、连接器与线缆成本。这样可以降低整个光伏系统中关断装置的成本。

需要说明的是，各个光伏组件的输出端是串联在一起后连接在后级电路的输入端。而每个光伏组件的输出端串联一个开关，该开关断开时，对应的光伏组件从系统中断开，但是不影响其他光伏组件与后级电路的连接。

可以理解的是，本实施例提供的关断装置与图2对应的关断装置的区别是，图2对应的关断装置中的控制电路可以灵活控制每个光伏组件的关断，因为每个光伏组件的输出端串联一个开关。但是图4对应的关断装置中的控制电路只能同时控制对应的多个光伏组件均关断，因为两个光伏组件串联在一起再连接的开关，即两个光伏组件共用一个开关。即图4对应的关断装置相对于图2对应的关断装置灵活性差一些。但是图4对应的关断装置比图2对应的关断装置更节省硬件成本。

另外，该关断装置可以由外部电源来供电，也可以由光伏组件自己来供电，下面结合附图介绍由光伏组件自己供电时的工作原理。

参见图5，该图为本实用新型提供的关断装置实施例四示意图。

可以理解的是，一般控制电路输出的弱电信号无法直接驱动开关的动作，因此，本实施例提供的关断装置还包括：驱动电路207；

所述控制电路202通过所述驱动电路207连接所述开关S。

当该关断装置由光伏组件自己供电时，还包括：辅助源208；

所述辅助源208由所述第一光伏组件101和第二光伏组件102联合供电，所述辅助源208为所述通讯电路201、控制电路202和驱动电路207供电。

另外，为了有些特殊情况时，即使没有控制开关关断，电流也可以续流，本实施例提供的关断装置，还包括：旁路二极管D。

所述旁路二极管D的阴极连接所述第一光伏组件101的正极，所述旁路二极管D的阳极通过所述开关S连接所述第二光伏组件102的负极，所述第二光伏组件102的正极连接所述第一光伏组件101的负极。

基于以上实施例提供的关断装置，本实用新型实施例还提供一种光伏组件关断系统。

本实施例提供的光伏组件关断系统，包括以上任意一个实施例中所述的关断装置，每个所述关断装置对应两个光伏组件；

所述光伏组件的输出端连接所述关断装置，所述关断装置的输入端连接逆变器。

当出现故障时，可以及时断开对应的光伏组件，减少损失。并且，由于两个光伏组件共用一个关断装置，使整个光伏系统的结构简单，成本更低。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种光伏组件的关断装置，其特征在于，包括：通讯电路、控制电路、第一开关和第二开关；

第一光伏组件通过所述第一开关连接外部，第二光伏组件通过所述第二开关连接外部；

所述通讯电路连接所述控制电路，用于将主机的控制指令转发给所述控制电路；

所述控制电路，用于根据所述控制指令控制所述第一开关和第二开关的开关状态。

2.根据权利要求1所述的光伏组件的关断装置，其特征在于，还包括：第一驱动电路和第二驱动电路；

所述控制电路通过所述第一驱动电路连接所述第一开关；

所述控制电路通过所述第二驱动电路连接所述第二开关。

3.根据权利要求2所述的光伏组件的关断装置，其特征在于，还包括：第一辅助源和第二辅助源；

所述第一辅助源由所述第一光伏组件供电，所述第一辅助源为所述通讯电路、控制电路和第一驱动电路供电；

所述第二辅助源由所述第二光伏组件供电，所述第二辅助源为所述第二驱动电路供电。

4.根据权利要求1所述的光伏组件的关断装置，其特征在于，还包括：第一旁路二极管和第二旁路二极管；

所述第一旁路二极管的阴极连接所述第一光伏组件的正极，所述第一旁路二极管的阳极通过所述第一开关连接所述第一光伏组件的负极；

所述第一旁路二极管的阳极连接所述第二光伏组件的正极，所述第二光伏组件的正极连接所述第二旁路二极管的阴极，所述第二旁路二极管的阳极通过所述第二开关连接所述第二光伏组件的阴极。

5.一种光伏组件的关断装置，其特征在于，该装置包括：通讯电路、控制电路和开关；

第一光伏组件和第二光伏组件串联后通过所述开关连接外部；

所述通讯电路连接所述控制电路，用于将主机的控制指令转发给所述控制电路；

所述控制电路，用于根据所述控制指令控制所述开关的开关状态。

6.根据权利要求5所述的关断装置，其特征在于，还包括：驱动电路；

所述控制电路通过所述驱动电路连接所述开关。

7.根据权利要求6所述的关断装置，其特征在于，还包括：辅助源；

所述辅助源由所述第一光伏组件和第二光伏组件联合供电，所述辅助源为所述通讯电路、控制电路和驱动电路供电。

8.根据权利要求5所述的关断装置，其特征在于，还包括：旁路二极管；

所述旁路二极管的阴极连接所述第一光伏组件的正极，所述旁路二极管的阳极通过所述开关连接所述第二光伏组件的负极，所述第二光伏组件的正极连接所述第一光伏组件的负极。

9.一种光伏组件关断系统，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的关断装置，每个所述关断装置对应两个光伏组件；

所述光伏组件的输出端连接所述关断装置，所述关断装置的输入端连接逆变器。

10.一种光伏组件关断系统，其特征在于，包括权利要求5-8任一项所述的关断装置，每个所述关断装置对应两个光伏组件；

所述光伏组件的输出端连接所述关断装置，所述关断装置的输入端连接逆变器。