CN216699945U - 一种用于光伏电源的快速关断器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于光伏电源的快速关断器，包括有：串联在光伏系统的电能输出回路上并通过自身的导通或关断来实现光伏系统的正常输出或关断的MOS管；与MOS管的栅极相连以用于采样栅极电压、并基于所采样的栅极电压来进行调节使栅极电压能稳定输出的控制电路。本实用新型具有以下优点和效果：本实用新型能有效保持MOS的栅极稳定驱动电压，又能做到最小的耗电，兼顾了这两个优点；其通过调节控制MOS管的栅极电压，实现宽电压、低功耗控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏及新能源电源领域，特别涉及一种用于光伏电源的快速关断器。
背景技术
光伏及其它新能源发电系统中，能效控制是作为新能源发电效率最主要的技术指标。快速关断器是其中最主要的电源控制器件，所以它的自身耗电对整个发电系统效率起做决定性的作用，因此设计出高效率最省电的快速关断器对整个发电系统发电效率尤为重要。无线载波控制的快速关断器，是利用自身光伏电源作为关断器的控制电源，其电源变化幅度大，关断器的工作电源应该能适应0-100V在内的宽电压下稳定工作，才能保证光伏发电持续稳定输出至逆变器。所以，设计出能改善现有快速关断器所存在的耗电高、稳定性差的缺陷的快速关断器是非常必要和非常重要的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于光伏电源的快速关断器，以解决背景技术中所提出的问题。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于光伏电源的快速关断器，包括有：
串联在光伏系统的电能输出回路上并通过自身的导通或关断来实现光伏系统的正常输出或关断的MOS管；
与所述的MOS管的栅极相连以用于采样栅极电压、并基于所采样的栅极电压来进行调节使栅极电压能稳定输出的控制电路。
进一步设置是：所述的控制电路包括有控制芯片，所述的控制芯片基于所采样的栅极电压来控制PWM占空比实现栅极电压的调节。
进一步设置是：所述的控制电路还包括有CMOS模拟开关U4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R15、电阻R16、电阻R17、三极管Q1、三极管Q2、稳压管ZD2、电容C18和电容C23；
CMOS模拟开关U4由3.3V电压供电，该CMOS模拟开关U4的控制端连接在电阻R1的一端和光伏系统的电能输出回路上，该CMOS模拟开关U4的其中一输出端连接在电阻R2的一端、电阻R3的一端和电阻R5的一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端相连，电阻R5的另一端连接在电阻R6的一端、电阻R7的一端和三极管Q2的基极，电阻R6的另一端连接在控制芯片上可输出PWM占空比的使能引脚上，电阻R7的另一端和三极管Q2的发射极均接地；
电阻R3的另一端连接在电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接在三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极连接在三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极连接在稳压管ZD2的负极、电阻R8的一端和电容C18的一端，该端同时连接在MOS管的栅极，稳压管ZD2的正极、电阻R8的另一端和电容C18的另一端均接地；
MOS管的栅极连接在电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接在电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接在电阻R17的一端和电容C23的一端，该端同时连接在控制芯片上用于采样栅极电压的使能引脚上，R17另一端和电容C23的另一端均接地。
进一步设置是：在所述的MOS管的漏极和源极之间串联有续流二极管，且在该续流二极管与MOS管的漏极之间设置有一电压检测点，所述的控制芯片与该电压检测点相连。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型的创新处之一：它是线性串联型稳压电源和开关电源的完美结合的产物；快速关断器整个产品稳定性全部体现在对MOS控制的可靠性，要是MOS工作可靠，就必须保证MOS管的栅极电压的稳定性，本实用新型能有效保持MOS的栅极稳定驱动电压，又能做到最小的耗电，兼顾了这两个优点；其通过调节控制MOS管的栅极电压，实现宽电压、低功耗控制。
本实用新型的创新之处之二：巧妙利用的光伏电源中的续流二极管，通过控制芯片去判断续流二极管正极的电压高低,电压高说明整条串联电路中其它关断器因为接收到信号后MOS管开通了，因此本机电路可以开启MOS触发信号，触发MOS管开通后，本机电路回路中载波信号增强而维持MOS管持续开通，从而实现关断器的及时稳定开通；其通过光伏电源中的续流二极管两端电压，辅助判断光伏回路的运行状态，载波信号状态，使载波控制的关断器运行可靠性更高，响应更快。
附图说明
图1为实施例的电路图一；
图2为实施例的电路图二。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如附图1和2所示，一种用于光伏电源的快速关断器，包括有：
串联在光伏系统的电能输出回路上并通过自身的导通或关断来实现光伏系统的正常输出或关断的MOS管；
与MOS管的栅极相连以用于采样栅极电压、并基于所采样的栅极电压来进行调节使栅极电压能稳定输出的控制电路。
具体的，控制电路包括有控制芯片，所述的控制芯片基于所采样的栅极电压来控制PWM占空比实现栅极电压的调节。
具体的，控制电路还包括有CMOS模拟开关U4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R15、电阻R16、电阻R17、三极管Q1、三极管Q2、稳压管ZD2、电容C18和电容C23；
CMOS模拟开关U4由3.3V电压供电，该CMOS模拟开关U4的控制端连接在电阻R1的一端和光伏系统的电能输出回路上，该CMOS模拟开关U4的其中一输出端连接在电阻R2的一端、电阻R3的一端和电阻R5的一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端相连，电阻R5的另一端连接在电阻R6的一端、电阻R7的一端和三极管Q2的基极，电阻R6的另一端连接在控制芯片上可输出PWM占空比的使能引脚上，电阻R7的另一端和三极管Q2的发射极均接地；
电阻R3的另一端连接在电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接在三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极连接在三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极连接在稳压管ZD2的负极、电阻R8的一端和电容C18的一端，该端同时连接在MOS管的栅极，稳压管ZD2的正极、电阻R8的另一端和电容C18的另一端均接地；
MOS管的栅极连接在电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接在电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接在电阻R17的一端和电容C23的一端，该端同时连接在控制芯片上用于采样栅极电压的使能引脚上，R17另一端和电容C23的另一端均接地。
另外，在MOS管的漏极和源极之间串联有续流二极管，且在该续流二极管与MOS管的漏极之间设置有一电压检测点(如附图2中所标记的D8+)，控制芯片与该电压检测点相连。
需要说明的是，在本实施例中CMOS模拟开关U4的型号为MAX4644；控制芯片(图中未标出)为单片机，可采用STM32单片机；续流二极管为附图中的D6，其型号为MUR1620CTR-D；MOS管为附图中的Q3，其型号为HY3215B。
且在附图2中，PV+端口和PV-端口接入至光伏系统的电能输出回路上，OUT+端口和OUT-端口作为输出连接在后续电路上，比如逆变器等。
进一步需要说明的是：
本实施例是线性串联型稳压电源和开关电源的完美结合的产物：快速关断器整个产品稳定性全部体现在对MOS控制的可靠性，要是MOS工作可靠，就必须保证MOS管的栅极电压的稳定性，本实用新型能有效保持MOS的栅极稳定驱动电压，又能做到最小的耗电，兼顾了这两个优点；其通过调节控制MOS管的栅极电压，实现宽电压、低功耗控制。
如附图1和2所示，工作原理为通过控制芯片具有ADC功能的使能引脚去采样MOS管栅极电压变化，进而调节S.D1-PWMN-OUT端口输出，保证栅极电压10.5V稳定输出。
本实施例巧妙利用的光伏电源中的续流二极管，通过控制芯片去判断二极管正极的电压高低,电压高说明整条串联电路中其它关断器因为接收到信号后MOS管开通了，因此本机电路可以开启MOS触发信号，触发MOS管开通后，本机电路回路中载波信号增强而维持MOS管持续开通，从而实现关断器的及时稳定开通；其通过光伏电源中的续流二极管两端电压，辅助判断光伏回路的运行状态，载波信号状态，使载波控制的关断器运行可靠性更高，响应更快。
如附图1和2所示，工作原理为通过控制芯片具有ADC功能的使能引脚去监测电压检测点(如附图2中所标记的D8+)的电压变化，来知晓整条串联电路中电流情况，从而判断信号的开启和关断，此时如果本机电路信号还未达到足以开启关断器的强度，巧妙增设这部分电路后，就可以可靠而又及时开启本机关断器，实现MOS管开关状态准确无误。
本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (2)
1.一种用于光伏电源的快速关断器，其特征在于，包括有：
串联在光伏系统的电能输出回路上并通过自身的导通或关断来实现光伏系统的正常输出或关断的MOS管；
与所述的MOS管的栅极相连以用于采样栅极电压、并基于所采样的栅极电压来进行调节使栅极电压能稳定输出的控制电路；
所述的控制电路包括有控制芯片，所述的控制芯片基于所采样的栅极电压来控制PWM占空比实现栅极电压的调节；
所述的控制电路还包括有CMOS模拟开关U4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R15、电阻R16、电阻R17、三极管Q1、三极管Q2、稳压管ZD2、电容C18和电容C23；
CMOS模拟开关U4由3.3V电压供电，该CMOS模拟开关U4的控制端连接在电阻R1的一端和光伏系统的电能输出回路上，该CMOS模拟开关U4的其中一输出端连接在电阻R2的一端、电阻R3的一端和电阻R5的一端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端相连，电阻R5的另一端连接在电阻R6的一端、电阻R7的一端和三极管Q2的基极，电阻R6的另一端连接在控制芯片上可输出PWM占空比的使能引脚上，电阻R7的另一端和三极管Q2的发射极均接地；
电阻R3的另一端连接在电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接在三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极连接在三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极连接在稳压管ZD2的负极、电阻R8的一端和电容C18的一端，该端同时连接在MOS管的栅极，稳压管ZD2的正极、电阻R8的另一端和电容C18的另一端均接地；
MOS管的栅极连接在电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接在电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接在电阻R17的一端和电容C23的一端，该端同时连接在控制芯片上用于采样栅极电压的使能引脚上，R17另一端和电容C23的另一端均接地。
2.根据权利要求1所述的一种用于光伏电源的快速关断器，其特征在于：在所述的MOS管的漏极和源极之间串联有续流二极管，且在该续流二极管与MOS管的漏极之间设置有一电压检测点，所述的控制芯片与该电压检测点相连。
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