CN218783786U - 一种组串接线模块、汇流箱及光伏逆变器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种组串接线模块、汇流箱及光伏逆变器，该组串接线模块中，至少一个正极开关或负极开关，其接入的光伏组串数量大于等于3，进而可以减少开关极数，降低组串接线模块所在设备的成本；而且，其任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量小于等于2，使得存在光伏组串发生反接故障时，反接光伏组串中电流也不会超过1串光伏组串短路电流，进而避免导致光伏组串失效。

Description

一种组串接线模块、汇流箱及光伏逆变器

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种组串接线模块、汇流箱及光伏逆变器。

背景技术

在光伏系统中，通常是N串光伏组串通过相应的直流开关输入DC/DC变换器；其中，这些直流开关通常带分断功能，可以手动控制分断，也可以通过所在设备中的控制器控制分断。当光伏组串发生反接和短路等故障或者其接入设备内部发生故障时，手动或通过控制器控制直流开关分断，使光伏组串与DC/DC变换器之间实现物理断开。

但是，现有的方案中，所需要的开关数量多，导致其所在设备的成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种组串接线模块、汇流箱及光伏逆变器，以减少开关数量、降低设备成本，同时能够避免因组串反接而烧坏组件。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请第一方面提供了一种组串接线模块，包括：至少两个正极开关和至少两个负极开关；其中，

各所述正极开关的一侧并联连接，并联连接点作为所述组串接线模块的输出端正极；

各所述负极开关的一侧并联连接，并联连接点作为所述组串接线模块的输出端负极；

各所述正极开关的另一侧分别作为所述组串接线模块的一个输入端正极，连接至少一个光伏组串的正极；各所述负极开关的另一侧分别作为所述组串接线模块的一个输入端负极，连接至少一个光伏组串的负极；并且，

存在至少一个所述正极开关或所述负极开关，其接入的光伏组串数量大于等于3；

任一所述正极开关与任一所述负极开关接入相同光伏组串的数量，均小于等于2。

可选的，各所述正极开关接入的光伏组串数量，相同或不同；

各所述负极开关接入的光伏组串数量，相同或不同。

可选的，当所接光伏组串总数为5时，所述正极开关的数量为2，所述负极开关的数量为3。

可选的，一个所述正极开关接入的光伏组串数量为2，另一个所述正极开关接入的光伏组串数量为3；

两个所述负极开关接入的光伏组串数量均为2，另一个所述负极开关接入的光伏组串数量为1。

可选的，当所接光伏组串总数为5时，所述正极开关和所述负极开关的数量均为2。

可选的，一个所述正极开关接入的光伏组串数量为2，另一个所述正极开关接入的光伏组串数量为3；

一个所述负极开关接入的光伏组串数量为2，另一个所述负极开关接入的光伏组串数量为3。

可选的，当所接光伏组串总数为6时，所述正极开关的数量为2，所述负极开关的数量为3。

可选的，各所述正极开关接入的光伏组串数量均为3；

各所述负极开关接入的光伏组串数量均为2。

可选的，当所接光伏组串总数为6时，所述正极开关和所述负极开关的数量均为2。

可选的，各极开关接入的光伏组串数量均为3；或者，

一个所述正极开关接入的光伏组串数量为2，另一个所述正极开关接入的光伏组串数量为4；一个所述负极开关接入的光伏组串数量为2，另一个所述负极开关接入的光伏组串数量为4。

本申请第二方面提供了一种汇流箱，其特征在于，包括：DC/DC变换器及如上述第一方面任一种所述的组串接线模块；

所述组串接线模块的各输入端，分别作为所述汇流箱的一个输入端，连接至少两个光伏组串；

所述组串接线模块的输出端与所述DC/DC变换器的输入端相连；

所述DC/DC变换器的输出端作为所述汇流箱的输出端。

本申请第三方面提供了一种光伏逆变器，包括：DC/AC变换器、至少一个DC/DC变换器及至少一个如上述第一方面任一种所述的组串接线模块；

所述组串接线模块的各输入端，分别作为所述光伏逆变器的一个输入端，连接至少两个光伏组串；

所述DC/DC变换器的输入端，与一个对应所述组串接线模块的输出端相连；

所述DC/DC变换器的输出端与所述DC/AC变换器的直流侧相连；

所述DC/AC变换器的交流侧作为所述光伏逆变器的输出端。

本申请提供的组串接线模块，其至少一个正极开关或负极开关，其接入的光伏组串数量大于等于3，进而可以减少开关极数，降低组串接线模块所在设备的成本；而且，其任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量小于等于2，使得存在光伏组串发生反接故障时，反接光伏组串中电流也不会超过1串光伏组串短路电流，进而避免导致光伏组串失效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的组串接线模块的结构示意图；

图2a为本申请实施例提供的组串接线模块在连接光伏组串数量N＝5时的结构示意图；

图2b为本申请实施例提供的组串接线模块在连接光伏组串数量N＝5时的另一结构示意图；

图2c为本申请实施例提供的组串接线模块在连接光伏组串数量N＝5时的又一结构示意图；

图3a为本申请实施例提供的组串接线模块在连接光伏组串数量N＝6时的结构示意图；

图3b为本申请实施例提供的组串接线模块在连接光伏组串数量N＝6时的另一结构示意图；

图3c为本申请实施例提供的组串接线模块在连接光伏组串数量N＝6时的又一结构示意图；

图4为本申请实施例提供的汇流箱的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的光伏逆变器的结构示意图。

具体实施方式

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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请提供一种组串接线模块，以减少开关数量、降低设备成本，同时能够避免因组串反接而烧坏组件。

该组串接线模块，如图1所示，包括：至少两个正极开关(如图1中上半部分所示的各开关)和至少两个负极开关(如图1中下半部分所示的各开关)；其中：

各正极开关的一侧并联连接，并联连接点作为该组串接线模块的输出端正极；各负极开关的一侧并联连接，并联连接点作为该组串接线模块的输出端负极。该组串接线模块的输出端可以用于连接后级设备的输入端，比如光伏逆变系统中DC/DC变换器的输入端(如图1中所示)，或者，DC/AC变换器的直流侧(未进行图示)；视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

各正极开关的另一侧分别作为该组串接线模块的一个输入端正极，连接至少一个光伏组串的正极；各负极开关的另一侧分别作为该组串接线模块的一个输入端负极，连接至少一个光伏组串的负极；也即，各极开关所接入的光伏组串数量均大于等于1，具体可以是1个、2个，也可以是3个甚至是更多个，实际应用中可以设置尽量多的开关连接3个以上光伏组串，视其应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。实际应用中，各正极开关接入的光伏组串数量，可以相同也可以不同；各负极开关接入的光伏组串数量，可以相同也可以不同；图1以各极开关所接入的光伏组串数量均相同为例进行展示，但并不仅限于此，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

并且，存在至少一个正极开关或负极开关，其接入的光伏组串数量大于等于3；也即，通过一个或更多个正极开关或负极开关来接入3个甚至是更多个光伏组串(图1中以各极开关分别接入3个光伏组串为例进行展示)，来减少开关极数，降低设备成本。

另外，为了在光伏组串发生反接时，避免反接光伏组串中电流超过1串光伏组串短路电流而导致光伏组串失效，本实施例中还设置任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量，均小于等于2；也即各光伏组串的正负极错开汇合，即便存在光伏组串反接，反接光伏组串中电流也不会超过1串光伏组串短路电流，进而可以避免导致光伏组串失效。

也即，假设共有N(N为≥2的整数)个光伏组串PV1、PV2、……、PVN接入该组串接线模块；N个光伏组串的正极PV1+、PV2+、……、PVN+分别接入X个正极开关中，X个正极开关分别记为+1、+2、……、+X；其中，正极开关+1所接光伏组串的数量为X₁，正极开关+2所接光伏组串的数量为X₂，……，正极开关+X所接光伏组串的数量为X_X，即X₁+X₂+……X_X＝N；N个光伏组串的负极PV1-、PV2-、……、PVN-分别接入Y个负极开关中，Y个负极开关分别记为-1、-2、……、-Y，负极开关-1接入光伏组串的数量为Y₁，负极开关-2接入光伏组串的数量为Y₂，……，负极开关-Y接入光伏组串的数量为Y_Y，即Y₁+Y₂+……+Y_Y＝N；其中，PV1+与PV1-均来自同一个光伏组串PV1，PV2+与PV2-均来自同一个光伏组串PV2，……，PVN+与PVN-均来自同一个光伏组串PVN。

X，Y，X₁、X₂、……、X_X，Y₁、Y₂、……、Y_Y均为正整数，同时存在下述特征：

1)2≤X≤N，2≤Y≤N。

2)1≤X₁≤N-1、1≤X₂≤N-1、……、1≤X_X≤N-1；1≤Y₁≤N-1、1≤Y₂≤N-1、……、1≤Y_Y≤N-1。

3)X₁、X₂、……、X_X，Y₁、Y₂、……、Y_Y中，存在大于等于3的整数。

4)任意一个正极开关中所接的各光伏组串正极，与任意一个负极开关中所接的光伏组串负极，来自同一光伏组串的数量小于等于2。

图1中以各极开关分别接入3串光伏组串为例进行展示，其各正极开关接入的光伏组串分别为PV1+至PV3+，PV4+至PV6+，……，PV(N-2)+至PVN+；其各负极开关接入的光伏组串分别为PV1-、PV4-及PV5-，PV2-、PV3-及PV6-，……，PV(N-4)-、PV(N-3)-及PVN-。任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量，最大为2。

本实施例提供的该组串接线模块，其设置至少一个正极开关或负极开关，其接入的光伏组串数量大于等于3，使光伏组串数量为N时，开关的极数小于N(N为偶数)或N+1(N为奇数)，进而可以减少开关极数，降低组串接线模块所在设备的成本。而且，其任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量小于等于2，也即任意一个正极开关中所接的光伏组串正极，与任意一个负极开关中所接的光伏组串负极，来自同一光伏组串的数量小于等于2，使得存在光伏组串发生反接故障时，反接光伏组串中电流也不会超过1串光伏组串短路电流，进而避免导致光伏组串失效。

在上一实施例的基础之上，本实施例给出了光伏组串总数N在不同取值下，该组串接线模块的一些具体示例，比如：

假设所接光伏组串总数为5，也即N＝5，则如图2a所示，正极开关的数量为2，负极开关的数量为3。此时，该组串接线模块的一个正极开关接入的光伏组串数量为2，另一个正极开关接入的光伏组串数量为3；两个负极开关接入的光伏组串数量均为2，另一个负极开关接入的光伏组串数量为1。

或者，如图2b和图2c所示，其正极开关和负极开关的数量均为2。此时，该组串接线模块的一个正极开关接入的光伏组串数量为2，另一个正极开关接入的光伏组串数量为3；一个负极开关接入的光伏组串数量为2，另一个负极开关接入的光伏组串数量为3。

图2a、图2b和图2c展示了此时的三种具体接法：

参见图2a，该组串接线模块中，一个正极开关接入的光伏组串为PV1+、PV2+及PV3+，另一个正极开关接入的光伏组串为PV4+和PV5+；一个负极开关接入的光伏组串为PV1-和PV2-，另一个负极开关接入的光伏组串为PV3-和PV4-，最后一个负极开关接入的光伏组串为PV5-。任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量，最大为2，能够避免存在光伏组串发生反接故障时，反接光伏组串中电流超过1串光伏组串短路电流进而导致光伏组串失效的问题。而且，正极开关和负极开关的光伏组串均按照一定的顺序接入，不易出错。

参见图2b，该组串接线模块中，一个正极开关接入的光伏组串为PV1+和PV2+，另一个正极开关接入的光伏组串为PV3+、PV4+及PV5+；一个负极开关接入的光伏组串为PV1-、PV2-及PV3-，另一个负极开关接入的光伏组串为PV4-和PV5-。任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量，最大为2，能够避免存在光伏组串发生反接故障时，反接光伏组串中电流超过1串光伏组串短路电流进而导致光伏组串失效的问题。

参见图2c，该组串接线模块中，一个正极开关接入的光伏组串为PV1+和PV2+，另一个正极开关接入的光伏组串为PV3+、PV4+及PV5+；一个负极开关接入的光伏组串为PV1-、PV4-及PV5-，另一个负极开关接入的光伏组串为PV2-和PV3-。任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量，最大也为2，能够避免存在光伏组串发生反接故障时，反接光伏组串中电流超过1串光伏组串短路电流进而导致光伏组串失效的问题。

假设所接光伏组串总数为6，也即N＝6，则如图3a所示，正极开关的数量为2，负极开关的数量为3。此时，各正极开关接入的光伏组串数量均为3，各负极开关接入的光伏组串数量均为2。

或者，如图3b和图3c所示，其正极开关和负极开关的数量均为2。此时，该组串接线模块中，可以设置其各极开关接入的光伏组串数量均为3，如图3b所示。或者，如图3c所示，一个正极开关接入的光伏组串数量为2，另一个正极开关接入的光伏组串数量为4；一个负极开关接入的光伏组串数量为2，另一个负极开关接入的光伏组串数量为4。

参见图3a，该组串接线模块中，一个正极开关接入的光伏组串为PV1+、PV2+及PV3+，另一个正极开关接入的光伏组串为PV4+、PV5+及PV6+；一个负极开关接入的光伏组串为PV1-和PV2-，另一个负极开关接入的光伏组串为PV3-和PV4-，最后一个负极开关接入的光伏组串为PV5-和PV6-。任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量，均小于等于2，能够避免存在光伏组串发生反接故障时，反接光伏组串中电流超过1串光伏组串短路电流进而导致光伏组串失效的问题。而且，正极开关和负极开关的光伏组串均按照一定的顺序接入，不易出错。

参见图3b，该组串接线模块中，一个正极开关接入的光伏组串为PV1+、PV2+及PV3+，另一个正极开关接入的光伏组串为PV4+、PV5+及PV6+；一个负极开关接入的光伏组串为PV1-、PV4-及PV5-，另一个负极开关接入的光伏组串为PV2-、PV3-及PV6-。任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量，均小于等于2，能够避免存在光伏组串发生反接故障时，反接光伏组串中电流超过1串光伏组串短路电流进而导致光伏组串失效的问题。

参见图3c，该组串接线模块中，一个正极开关接入的光伏组串为PV1+和PV2+，另一个正极开关接入的光伏组串为PV3+、PV4+、PV5+及PV6+；一个负极开关接入的光伏组串为PV1-、PV2-、PV3-及PV4-，另一个负极开关接入的光伏组串为PV5-和PV6-。任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量，也均小于等于2，能够避免存在光伏组串发生反接故障时，反接光伏组串中电流超过1串光伏组串短路电流进而导致光伏组串失效的问题。

当光伏组串总数N的取值为其他数值时，该组串接线模块中各极开关的连接关系可以以此类推，此处不再一一赘述。只要保证其任一正极开关与任一负极开关接入相同光伏组串的数量，均小于等于2，即可避免上述光伏组串失效的情况发生；而且，存在至少一极开关所接入的光伏组串数量大于2，即可减少该组串接线模块的开关极数，降低成本。

本申请另一实施例还提供了一种汇流箱，其如图4所示，包括：DC/DC变换器102及如上述任一实施例所述的组串接线模块101；其中：

该组串接线模块101的各输入端，分别作为该汇流箱的一个输入端；该汇流箱的每一输入端，分别连接至少两个光伏组串；该汇流箱的全部输入端共连接N个光伏组串。

组串接线模块101的输出端与DC/DC变换器102的输入端相连；该组串接线模块101中，各正极开关的并联连接点，也即该组串接线模块101的输出端正极，与DC/DC变换器102的输入端正极相连；各负极开关的并联连接点，也即该组串接线模块101的输出端负极，与DC/DC变换器102的输入端负极相连。

DC/DC变换器102的输出端作为汇流箱的输出端，可以连接后级DC/AC变换器的直流母线。

该组串接线模块101的具体结构及原理参见上述实施例即可，此处不再一一赘述。本实施例提供的该汇流箱通过开关接线方式优化，能在光伏组串发生反接时避免反接光伏组串中电流超过1串光伏组串短路电流导致光伏组串失效，同时减少组串接线模块101中的开关极数，进而降低该汇流箱的成本。

本申请另一实施例还提供了一种光伏逆变器，其如图5所示，包括：DC/AC变换器103、至少一个DC/DC变换器102及至少一个如上述任一实施例所述的组串接线模块101；其中：

组串接线模块101的各输入端，分别作为光伏逆变器的一个输入端；该光伏逆变器的每一输入端，分别连接至少两个光伏组串；该组串接线模块101的全部输入端共连接N个光伏组串。

DC/DC变换器102的输入端，与一个对应组串接线模块101的输出端相连；DC/DC变换器102的输出端与DC/AC变换器103的直流侧相连；DC/AC变换器103的交流侧作为光伏逆变器的输出端，可以通过变压器连接电网。

实际应用中，该DC/DC变换器102的个数可以为多个，其各自输入端分别通过一个对应的组串接线模块101连接多个光伏组串，每个组串接线模块101所接光伏组串数量N的取值可以不同；各DC/DC变换器102的输出端可以通过直流母线均连接至该DC/AC变换器103的直流侧。

该组串接线模块101的具体结构及原理参见上述实施例即可，此处不再一一赘述。本实施例提供的该光伏逆变器通过开关接线方式优化，能在光伏组串发生反接时避免反接光伏组串中电流超过1串光伏组串短路电流导致光伏组串失效，同时减少组串接线模块101中的开关极数，进而降低该光伏逆变器的成本。

本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种组串接线模块，其特征在于，包括：至少两个正极开关和至少两个负极开关；其中，

各所述正极开关的一侧并联连接，并联连接点作为所述组串接线模块的输出端正极；

各所述负极开关的一侧并联连接，并联连接点作为所述组串接线模块的输出端负极；

各所述正极开关的另一侧分别作为所述组串接线模块的一个输入端正极，连接至少一个光伏组串的正极；各所述负极开关的另一侧分别作为所述组串接线模块的一个输入端负极，连接至少一个光伏组串的负极；并且，

存在至少一个所述正极开关或所述负极开关，其接入的光伏组串数量大于等于3；

任一所述正极开关与任一所述负极开关接入相同光伏组串的数量，均小于等于2。

2.根据权利要求1所述的组串接线模块，其特征在于，各所述正极开关接入的光伏组串数量，相同或不同；

各所述负极开关接入的光伏组串数量，相同或不同。

3.根据权利要求1所述的组串接线模块，其特征在于，当所接光伏组串总数为5时，所述正极开关的数量为2，所述负极开关的数量为3。

4.根据权利要求3所述的组串接线模块，其特征在于，一个所述正极开关接入的光伏组串数量为2，另一个所述正极开关接入的光伏组串数量为3；

两个所述负极开关接入的光伏组串数量均为2，另一个所述负极开关接入的光伏组串数量为1。

5.根据权利要求1所述的组串接线模块，其特征在于，当所接光伏组串总数为5时，所述正极开关和所述负极开关的数量均为2。

6.根据权利要求5所述的组串接线模块，其特征在于，一个所述正极开关接入的光伏组串数量为2，另一个所述正极开关接入的光伏组串数量为3；

一个所述负极开关接入的光伏组串数量为2，另一个所述负极开关接入的光伏组串数量为3。

7.根据权利要求1所述的组串接线模块，其特征在于，当所接光伏组串总数为6时，所述正极开关的数量为2，所述负极开关的数量为3。

8.根据权利要求7所述的组串接线模块，其特征在于，各所述正极开关接入的光伏组串数量均为3；

各所述负极开关接入的光伏组串数量均为2。

9.根据权利要求1所述的组串接线模块，其特征在于，当所接光伏组串总数为6时，所述正极开关和所述负极开关的数量均为2。

10.根据权利要求9所述的组串接线模块，其特征在于，各极开关接入的光伏组串数量均为3；或者，

一个所述正极开关接入的光伏组串数量为2，另一个所述正极开关接入的光伏组串数量为4；一个所述负极开关接入的光伏组串数量为2，另一个所述负极开关接入的光伏组串数量为4。

11.一种汇流箱，其特征在于，包括：DC/DC变换器及如权利要求1至10任一项所述的组串接线模块；

所述组串接线模块的各输入端，分别作为所述汇流箱的一个输入端，连接至少两个光伏组串；

所述组串接线模块的输出端与所述DC/DC变换器的输入端相连；

所述DC/DC变换器的输出端作为所述汇流箱的输出端。

12.一种光伏逆变器，其特征在于，包括：DC/AC变换器、至少一个DC/DC变换器及至少一个如权利要求1至10任一项所述的组串接线模块；

所述组串接线模块的各输入端，分别作为所述光伏逆变器的一个输入端，连接至少两个光伏组串；

所述DC/DC变换器的输入端，与一个对应所述组串接线模块的输出端相连；

所述DC/DC变换器的输出端与所述DC/AC变换器的直流侧相连；

所述DC/AC变换器的交流侧作为所述光伏逆变器的输出端。

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