CN208226571U - 光伏组件阵列关断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏组件阵列关断系统，用于对光伏组件阵列进行关断控制，包括关断控制器和复数个关断装置，关断装置具有第一连接端和第二连接端，关断装置通过第一连接端与光伏组件串联于直流母线之间，并且每个关断装置位于相邻光伏组件之间，关断装置通过第二连接端与关断控制器形成串联，关断控制器在预设条件下控制电路内的所有关断装置同时开启或关断以控制光伏组件电路的连通或断开。由于采用了上述技术方案，本实用新型可以自动实现系统中每个组件的快速安全关断，以保证人员安全。

Description

光伏组件阵列关断系统

技术领域

本实用新型涉及一种光伏组件阵列关断系统。

背景技术

光伏电池是将太阳光辐射能量直接转换成电能的器件，光伏组件正是由多个光伏电池连接和封装而成的产品，是光伏发电系统中电池方阵的基本单元。当光伏组件阵列出现故障时，需要关断电网，然而光伏组件是发电系统，每个串联基本单元都具有较高电压，对维修人员存在安全隐患，因此需要提供一种快速智能化的关断系统，可以自动实现系统中每个组件的快速安全关断，以保证人员安全。

发明内容

为克服上述缺点，本实用新型目的在于提供一种可以自动实现系统中每个组件的快速安全关断的光伏组件阵列关断系统。

为了达到以上目的，本实用新型提供了一种光伏组件阵列关断系统，用于对光伏组件阵列进行关断控制，包括关断控制器和复数个关断装置，所述的关断装置具有第一连接端和第二连接端，所述的关断装置通过第一连接端与光伏组件串联于直流母线之间，并且每个所述的关断装置位于相邻光伏组件之间，所述的关断装置通过第二连接端与关断控制器形成串联，所述的关断控制器在预设条件下控制电路内的所有关断装置同时开启或关断以控制光伏组件电路的连通或断开。

根据本实用新型的进一步改进，所述的关断装置包括互连主控单元、受控单元、电源单元、互连开关单元，所述的互连主控单元具有第一连接端，所述的互连主控单元在关断控制器的作用下产生一主控信号，所述的电源单元连接于所述的受控单元，所述的受控单元在主控信号的作用下产生一受控信号，所述的互联开关单元具有第二连接端，所述的互联开关单元在所述的受控信号的作用下连通或断开。

根据本实用新型的进一步改进，所述的互连主控单元和受控单元之间通过光电耦合开关实现控制连接，所述的光电耦合开关包括一发光二极管D和一受光控的光敏三极管T。

根据本实用新型的进一步改进，所述的互连开关单元包括一 MOS场效应管， MOS场效应管的栅极连接于所述的受控单元。

根据本实用新型的进一步改进，所述的受控单元包括：

连接于电源单元的光敏三极管T和电阻R1，电阻R1连接于光敏三极管T的集电极；

连接于电源单元的互补推挽电路，所述的互补推挽电路包括三极管T2、电阻R3、三极管T3和电阻R4，所述的三极管T2、三极管T3的一个是NPN型三极管、另一个是PNP型三极管，所述的三极管T2、三极管T3的基极相连，集电极并联，发射极并联连接于MOS场效应管的栅极以输出受控信号，电阻R3连接于三极管T2的发射极，电阻R4连接于三极管T3的发射极；

连接于电源单元的三极管T1和电阻R2,所述的三极管T1的基极连接于光敏三极管T的集电极，所述的三极管T1的集电极连接于三极管T2、三极管T3的基极。

根据本实用新型的进一步改进，所述的电源单元包括取电输入单元、DC/DC变换器、稳压输出单元，所述的取电输入单元连接于光伏组件的输出端，所述的稳压输出单元连接于所述的受控单元。

根据本实用新型的进一步改进，所述的DC/DC变换器具有VIN端、EN端、SW端、FB端、CB端、GND端，所述的取电输入单元包括连接于VIN端、EN端的防反二极管D1、滤波电容C2、滤波电容C3。

根据本实用新型的进一步改进，所述的稳压输出单元包括连接于SW端的储能电感L1、采样电阻R11、采样电阻R12、续流二极管D2、滤波电容C4、滤波电容C5，FB端连接于采样电阻R1和采样电阻R2之间，CB端与SW端之间连接偏置电容C1。

根据本实用新型的进一步改进，所述的关断装置一一对应的设置在光伏组件内部。

由于采用了上述技术方案，本实用新型可以自动实现系统中每个组件的快速安全关断，以保证人员安全。

附图说明

附图1为本实用新型的光伏组件阵列关断系统的实施例一的框架图；

附图2为本实用新型的光伏组件阵列关断系统的电路图；

附图3为本实用新型的光伏组件阵列关断系统的电源单元的电路图；

附图4为本实用新型的光伏组件阵列关断系统的实施例二的框架图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

附图1为本实用新型的光伏组件阵列关断系统的实施例一的框架图，其用于对光伏组件阵列进行关断控制，包括关断控制器和复数个独立的关断装置，关断装置具有第一连接端和第二连接端，关断装置通过第一连接端与光伏组件串联于直流母线之间，正、负端是直流母线，连接到逆变器，每个关断装置位于相邻光伏组件之间，关断装置通过第二连接端与关断控制器形成串联，关断系统是通过关断控制器将光伏电池组件串关断的装置，关断控制器是控制关断装置通断的电路，根据需要对关断控制器进行操作，关断控制器在预设条件下控制电路内的所有关断装置同时开启或关断以控制光伏组件电路的连通或断开。

关断装置包括互连主控单元、受控单元、电源单元、互连开关单元，互连主控单元具有第一连接端，互连主控单元在关断控制器的作用下产生一主控信号，电源单元连接于受控单元，受控单元在主控信号的作用下产生一受控信号，互联开关单元具有第二连接端，互联开关单元在受控信号的作用下连通或断开。当需要接通光伏电池组件串时，对关断控制器进行通操作，互连开关单元导通，光伏电池组件串全部连通，直流电能传到逆变器，进行发电。当需要关断光伏电池组件串时，对关断控制器进行关断操作，互连开关单元处关断状态，光伏电池组件串全部断开，直流母线两端电压下降到零，从而实现安全关断。

附图2为本实用新型的光伏组件阵列关断系统的电路图。Z1连接前一光伏组件，Z2连接后一光伏组件。互连主控单元和受控单元之间通过光电耦合开关实现控制连接，光电耦合开关包括一发光二极管D和一受光控的光敏三极管T,D和T组成光电耦合，用以传递信号及隔离，由于光电耦合器的输入阻抗很小，即使干扰电压的幅度较大，但反馈到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，从而被抑制掉了。光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地，之间的分布电容较小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器传输到另一边，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。另外，光电耦合器可以很好的起到安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号短接时，也不会损坏组件，因为光电耦合器的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。最后，光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适合本发明中对回应速度要求很高的场合。

K1连接前一互连开关单元，K2连接后一互连开关单元，互连开关单元包括一MOS场效应管，MOS场效应管的栅极连接于受控单元。

V是电压源，为受控单元供电，其结构原理在后面进行详细介绍。受控单元包括：连接于电源单元的光敏三极管T和电阻R1，电阻R1连接于光敏三极管T的集电极；连接于电源单元的互补推挽电路，互补推挽电路包括三极管T2、电阻R3、三极管T3和电阻R4，三极管T2、三极管T3的一个是NPN型三极管、另一个是PNP型三极管，三极管T2、三极管T3的基极相连，集电极并联，发射极并联连接于MOS场效应管的栅极以输出受控信号，电阻R3连接于三极管T2的发射极，电阻R4连接于三极管T3的发射极；连接于电源单元的三极管T1和电阻R2,三极管T1的基极连接于光敏三极管T的集电极，三极管T1的集电极连接于三极管T2、三极管T3的基极。

“互补”是通过采用两种不同极性的三极管，利用不同极性三极管的输入极性不同，用一个信号来激励两只不同极性的三极管，一个是NPN型三极管，另一个是PNP型三极管，两只三极管的基极相连，在两管的基极加一个输入信号作推动信号。两管基极和发射极并联，由于两只三极管的极性不同，基极上的输入信号电压对两管而言一个是正向偏置，一个是反向偏置。当有输入信号时，两管基极同时电压升高，此时输入信号电压给一管加上正向偏置电压，所以该管进入导通和放大状态。由于基极电压升高，对另一管来讲加上反向偏置电压，所以该管处于截止状态。 当无输入信号时，两管基极同时电压下降，给另一管正向偏置，使该管进入导通和放大状态，而一管又进入截止状态。

本发明的快速关断电路工作原理：当需要光伏系统连通工作时，控制信号由K1流向K2，D发光，T导通，T1截止，R2下端高电平，T2导通T3截止，T4的栅极高电平，T4导通，光伏系统接通。当需要光伏系统快速断开时，切断K1K2之间的信号，D不发光，T截止，T1饱和，R2下端为低电平，T2截止T3导通，T4的栅极为低电平，T4截止，光伏系统断开。

附图3为本实用新型的光伏组件阵列关断系统的电源单元的电路图，电源单元包括取电输入单元、DC/DC变换器、稳压输出单元，取电输入单元连接于光伏组件的输出端，稳压输出单元连接于受控单元，其中的DC/DC变换器采用DC/DC芯片,DC/DC芯片是一款电流模式的降压型转换器，它具有很宽的输入电压范围4.5V~52V，适用于各种应用， 调节不稳定的电源至固定的稳定输出。内建低阻值0.9Ω 的切换开关，使得该IC 拥有85% 的良好工作效率，加上有效地降低芯片表面温度的优点。

DC/DC芯片具有VIN端、EN端、SW端、FB端、CB端、GND端，VIN、GND是本电源的输入端，从光伏组件上取电。取电输入单元包括连接于VIN端、EN端的防反二极管D1、滤波电容C2、滤波电容C3。V、GND是本电源的输出端，为光伏快速关断电路供电。稳压输出单元包括连接于SW端的储能电感L1、采样电阻R11、采样电阻R12、续流二极管D2、滤波电容C4、滤波电容C5，FB端连接于采样电阻R1和采样电阻R2之间，CB端与SW端之间连接偏置电容C1。

本电路由VIN、GND从光伏组件上取电，经过D1防接反，由C2、C3滤波退耦，由U1作DC/DC变换，经L1储能D2续流，C4、C5滤波，由R1、R2采样反馈给U1，从而获得后续电路所需要的稳定电压。

附图4为本实用新型的光伏组件阵列关断系统的实施例二的框架图，本实施例中的光伏组件接线盒关断装置与实施例一中的类似，区别在于本实施中的关断装置一一对应的设置在光伏组件内部，具体的，还可以是与光伏组件接线盒整合为一体，作为光伏组件接线盒的独立单元存在，从而使用安装更加简单，因此本实用新型可以自动实现系统中每个组件的快速安全关断，以保证人员安全。

以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种光伏组件阵列关断系统，用于对光伏组件阵列进行关断控制，其特征在于：包括至少一个关断控制器和复数个关断装置，所述的关断装置一一对应的设置在光伏组件内部或外部，所述的关断装置具有第一连接端和第二连接端，所述的关断装置通过第一连接端与光伏组件串联于直流母线之间，并且每个所述的关断装置位于相邻光伏组件之间，所述的关断装置通过第二连接端与关断控制器形成串联，所述的关断控制器在预设条件下控制电路内的所有关断装置同时开启或关断以控制光伏组件电路的连通或断开,

所述的关断装置包括互连主控单元、受控单元、电源单元、互连开关单元，所述的互连主控单元具有第一连接端，所述的互连主控单元在关断控制器的作用下产生一主控信号，所述的电源单元连接于所述的受控单元，所述的受控单元在主控信号的作用下产生一受控信号，所述的互连开关单元具有第二连接端，所述的互连开关单元在所述的受控信号的作用下连通或断开。

2.根据权利要求1所述的光伏组件阵列关断系统，其特征在于：所述的互连主控单元和受控单元之间通过光电耦合开关实现控制连接，所述的光电耦合开关包括一发光二极管D和一受光控的光敏三极管T。

3.根据权利要求1所述的光伏组件阵列关断系统，其特征在于：所述的互连开关单元包括一MOS场效应管，MOS场效应管的栅极连接于所述的受控单元。

4.根据权利要求3所述的光伏组件阵列关断系统，其特征在于：所述的受控单元包括：

连接于电源单元的光敏三极管T和电阻R1，电阻R1连接于光敏三极管T的集电极；

连接于电源单元的互补推挽电路，所述的互补推挽电路包括三极管T2、电阻R3、三极管T3和电阻R4，所述的三极管T2、三极管T3的一个是NPN型三极管、另一个是PNP型三极管，所述的三极管T2、三极管T3的基极相连，集电极并联，发射极并联连接于MOS场效应管的栅极以输出受控信号，电阻R3连接于三极管T2的发射极，电阻R4连接于三极管T3的发射极；

连接于电源单元的三极管T1和电阻R2,所述的三极管T1的基极连接于光敏三极管T的集电极，所述的三极管T1的集电极连接于三极管T2、三极管T3的基极。

5.根据权利要求1所述的光伏组件阵列关断系统，其特征在于：所述的电源单元包括取电输入单元、DC/DC变换器、稳压输出单元，所述的取电输入单元连接于光伏组件的输出端，所述的稳压输出单元连接于所述的受控单元。

6.根据权利要求5所述的光伏组件阵列关断系统，其特征在于：所述的DC/DC变换器具有VIN端、EN端、SW端、FB端、CB端、GND端，所述的取电输入单元包括连接于VIN端、EN端的防反二极管D1、滤波电容C2、滤波电容C3。

7.根据权利要求6所述的光伏组件阵列关断系统，其特征在于：所述的稳压输出单元包括连接于SW端的储能电感L1、采样电阻R11、采样电阻R12、续流二极管D2、滤波电容C4、滤波电容C5，FB端连接于采样电阻R1和采样电阻R2之间，CB端与SW端之间连接偏置电容C1。