用于光伏组件的并联式关断系统及关断后重新启动的方法技术方案

本发明专利技术主要涉及用于光伏组件的并联式关断系统及关断后重新启动的方法。光伏组件均配置有关断装置，多个光伏组件串联连接成电池组串，关断装置用于将与之对应的光伏组件予以关断而从电池组串中移除、或用于将与之对应的光伏组件从关断状态恢复到接入电池组串的串联接入状态。关断控制模块收到关断命令时，停止向各个关断装置输送周期性激励脉冲源以通知多个关断装置执行关断操作。关断控制模块在收到启动命令时再次向各个关断装置输送周期性激励脉冲源，以通知多个关断装置执行导通操作从而将各自对应的光伏组件从关断状态恢复到串联接入状态。

Parallel shutdown system for photovoltaic module and restart method after shutdown

The invention mainly relates to a parallel shutdown system for photovoltaic modules and a method for restarting after shutdown. The photovoltaic modules are all equipped with interruption devices. Several photovoltaic modules are connected in series to form battery packs. The interruption devices are used to turn off the corresponding photovoltaic modules and remove them from the battery packs or to restore the corresponding photovoltaic modules from the interruption state to the serial access state of the connected battery packs. When the turn-off control module receives the turn-off command, it stops sending periodic excitation pulses to each turn-off device to notify multiple turn-off devices to perform the turn-off operation. When receiving the startup command, the shutdown control module sends the periodic excitation pulse source to each shutdown device again to notify multiple shutdown devices to perform the on-off operation, thus restoring the corresponding photovoltaic modules from the off state to the series access state.

【技术实现步骤摘要】
用于光伏组件的并联式关断系统及关断后重新启动的方法
本专利技术主要涉及到太阳能发电
，确切的说，涉及到串联的多级光伏组件能够被快速关断的系统，利用较为简单的与电池并联连接的拓扑结构来构成关断模块以达成低成本方案，而且还提供了并联式关断系统被关断后再次重新启动的方案。
技术介绍
光伏发电系统在电力电子系统中需要满足安全规范，为此各国政府或相关机构分别出台了相应的法规法则。基于安全规范的考虑，美国防火协会修改国家电气规范，要求住宅用的光伏发电系统中：在发生紧急情况时限制光伏发电系统交流并网端口断开后，直流端的电压最大不得超过八十伏。意大利的安全规范告诫：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。从这些法规法则可以归纳出安全因素的首要注意事项：即便是光伏组件发生了不期望的火灾，施救也只有在所有的光伏组件被烧毁而不再危机人身安全后，才被许可进行消防施救。光伏发电系统在欧美国家的普及度较高，因此配套的安全用电的法规法则也随之较为及时的延伸到光伏发电的领域。以美国的安全规范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。光伏电站在应对安全规范的积极措施是：为了实现快速关断特意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，命令发送装置则主要是由交流电网来供电。譬如面临火灾时则十分有必要来迅速关断光伏组件时，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。
技术实现思路
在本专利技术的一个非限制性的可选实施方式中，披露了一种用于光伏组件的并联式关断系统并且该系统主要包括：至少一个关断控制模块；多个关断装置和多个光伏组件，每一个光伏组件均配置有一个关断装置；多个光伏组件串联连接成电池组串；每一个关断装置用于将与之对应的光伏组件予以关断而从电池组串中移除、或用于将与之对应的光伏组件从关断状态恢复到接入电池组串的串联接入状态；关断控制模块在收到关断命令时，停止向各个关断装置输送周期性激励脉冲源以通知多个关断装置执行关断操作从而将各自对应的光伏组件予以关断；或者关断控制模块在收到启动命令时，再次向各个关断装置输送周期性激励脉冲源以通知多个关断装置执行导通操作从而将各自对应的光伏组件从关断状态恢复到串联接入状态。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：每一个关断装置均包括分别连接到光伏组件正负极的一组输入端和包括与其他关断装置串联连接的一组输出端，每一个关断装置的一组输出端之间设有旁路二极管；在光伏组件被关断时，藉由旁路二极管提供被关断的光伏组件所对应的关断装置的一组输出端之间的导通通路。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：每一个关断装置均包括用于将其输入端和输出端之间断开或接通的主开关，该主开关具有第一端子、第二端子及控制端子；每一个关断装置均包括通过电力线耦合到其输出端的第一耦合变压器，第一耦合变压器的原边绕组与主开关的第一端子相连于一组输出端中之一处；第一耦合变压器的次级绕组则用于提取加载在电力线上的激励脉冲源；被感应到的激励脉冲源经由一控向二极管向连接在主开关的控制端子与第一端子之间的储能电容充电；储能电容的电位达到主开关的导通阈值电压则主开关被予以接通否则主开关关断。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：主开关是功率MOSFET且第一、第二端子和控制端子分别是源极、漏极和栅极；或主开关是IGBT且第一、第二端子和控制端子分别是发射极、集电极和栅极。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：主开关的控制端子与第一端子之间还设置有与储能电容并联连接的并联电阻。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：主开关的控制端子与第一端子之间还设置有与储能电容并联连接的一对反向串联连接的稳压二极管。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：第一耦合变压器的次级绕组的异名端耦合到主开关的第一端子；第一耦合变压器的次级绕组的同名端通过该控向二极管耦合到主开关的控制端子；同名端连接到该控向二极管的阳极且主开关的控制端子连到该控向二极管的阴极。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：第一耦合变压器的次级绕组的异名端耦合到主开关的第一端子；第一耦合变压器的次级绕组的同名端通过一个第一电容耦合于一个第一节点；第一耦合变压器的次级绕组的异名端与第一节点之间连接有一个第一二极管；第一二极管的阳极连到第一耦合变压器的次级绕组的异名端而阴极连到第一节点；第一节点连到该控向二极管的阳极且主开关的控制端子连到该控向二极管的阴极。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：关断装置未执行关断操作而将与之对应的光伏组件设置成接入电池组串的阶段，关断控制模块所发出的激励脉冲源具有第一逻辑态；关断控制模块在收到关断命令时，先将向关断装置输送的激励脉冲源从第一逻辑态翻转到极性相反的第二逻辑态，以通知关断装置立即短接主开关的控制端子与第一端子从而迅速地关断主开关。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：第一耦合变压器的一个辅助绕组的绕向与次级绕组相反；第一耦合变压器的辅助绕组的异名端连接到一个NPN双极晶体管的基极、同名端和所述的NPN双极晶体管的发射极相连于主开关的第一端子处；所述的NPN双极晶体管的集电极连接到主开关的控制端子处；辅助绕组在感应到第二逻辑态的激励脉冲源时激发所述的NPN双极晶体管导通并藉此短接主开关的控制端子与第一端子而关闭主开关。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：第一耦合变压器的一个辅助绕组的绕向与次级绕组相同；第一耦合变压器的辅助绕组的同名端通过反接的第二二极管连接到一个PNP双极晶体管的基极、异名端和所述的PNP双极晶体管的发射极相连于主开关的第一端子处；所述的PNP双极晶体管的集电极连接到主开关的控制端子处；辅助绕组在感应到第二逻辑态的激励脉冲源时激发所述的PNP双极晶体管导通并藉此短接主开关的控制端子与第一端子而关闭主开关；第二二极管的阳极连到PNP双极晶体管的基极而阴极连到辅助绕组的同名端。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：关断装置包括连接在主开关的第一端子和第二端子之间的并联电容；关断装置执行关断操作并关闭主开关后，由与主开关并联连接的并联电容提供激励脉冲源绕过主开关进行传播的导通通路。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：关断装置包括连接在主开关的第一端子和第二端子之间的常开型并联开关，常开型并联开关的控制端子连接到主开关的控制端子；关断装置执行关断操作并关闭主开关后，由进入导通状态的常开型并联开关提供激励脉冲源绕过主开关进行传播的导通通路；以及在储能电容的电位达到主开关的导通阈值电压而接通主开关时，储能电容的电位还控制将常开型并联开关予以截止。上述的用于光伏组件的并联式关断系统，其中：利用一个互感器配备的原边绕组和次级绕组替换所述第一耦合变压器配备的原边绕组和次级绕组。在本专利技术的一个非限制性的可选实施方式中，披露了基于前文的一种用于光伏组件的并联式关断系统在被关断后再次重新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于，包括：至少一个关断控制模块；多个关断装置和多个光伏组件，每一个光伏组件均配置有一个关断装置；多个光伏组件串联连接成电池组串；每一个关断装置用于将与之对应的光伏组件予以关断而从电池组串中移除、或用于将与之对应的光伏组件从关断状态恢复到接入电池组串的串联接入状态；关断控制模块在收到关断命令时，停止向各个关断装置输送周期性激励脉冲源以通知多个关断装置执行关断操作从而将各自对应的光伏组件予以关断；或者关断控制模块在收到启动命令时，再次向各个关断装置输送周期性激励脉冲源以通知多个关断装置执行导通操作从而将各自对应的光伏组件从关断状态恢复到串联接入状态。

【技术特征摘要】
1.一种用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于，包括：至少一个关断控制模块；多个关断装置和多个光伏组件，每一个光伏组件均配置有一个关断装置；多个光伏组件串联连接成电池组串；每一个关断装置用于将与之对应的光伏组件予以关断而从电池组串中移除、或用于将与之对应的光伏组件从关断状态恢复到接入电池组串的串联接入状态；关断控制模块在收到关断命令时，停止向各个关断装置输送周期性激励脉冲源以通知多个关断装置执行关断操作从而将各自对应的光伏组件予以关断；或者关断控制模块在收到启动命令时，再次向各个关断装置输送周期性激励脉冲源以通知多个关断装置执行导通操作从而将各自对应的光伏组件从关断状态恢复到串联接入状态。2.根据权利要求1所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：每一个关断装置均包括分别连接到光伏组件正负极的一组输入端和包括与其他关断装置串联连接的一组输出端，每一个关断装置的一组输出端之间设有旁路二极管；在光伏组件被关断时，藉由旁路二极管提供被关断的光伏组件所对应的关断装置的一组输出端之间的导通通路。3.根据权利要求1所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：每一个关断装置均包括用于将其输入端和输出端之间断开或接通的主开关，该主开关具有第一端子、第二端子及控制端子；每一个关断装置均包括通过电力线耦合到其输出端的第一耦合变压器，第一耦合变压器的原边绕组与主开关的第一端子相连于一组输出端中之一处；第一耦合变压器的次级绕组则用于提取加载在电力线上的激励脉冲源；被感应到的激励脉冲源经由一控向二极管向连接在主开关的控制端子与第一端子之间的储能电容充电；储能电容的电位达到主开关的导通阈值电压则主开关被予以接通否则主开关关断。4.根据权利要求3所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：主开关是功率MOSFET且第一、第二端子和控制端子分别是源极、漏极和栅极；或主开关是IGBT且第一、第二端子和控制端子分别是发射极、集电极和栅极。5.根据权利要求3所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：主开关的控制端子与第一端子之间还设置有与储能电容并联连接的并联电阻。6.根据权利要求3所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：主开关的控制端子与第一端子之间还设置有与储能电容并联连接的一对反向串联连接的稳压二极管。7.根据权利要求3所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：第一耦合变压器的次级绕组的异名端耦合到主开关的第一端子；第一耦合变压器的次级绕组的同名端通过该控向二极管耦合到主开关的控制端子；同名端连接到该控向二极管的阳极且主开关的控制端子连到该控向二极管的阴极。8.根据权利要求3所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：第一耦合变压器的次级绕组的异名端耦合到主开关的第一端子；第一耦合变压器的次级绕组的同名端通过一个第一电容耦合于一个第一节点；第一耦合变压器的次级绕组的异名端与第一节点之间连接有一个第一二极管；第一二极管的阳极连到第一耦合变压器的次级绕组的异名端而阴极连到第一节点；第一节点连到该控向二极管的阳极且主开关的控制端子连到该控向二极管的阴极。9.根据权利要求3所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：关断装置未执行关断操作而将与之对应的光伏组件设置成接入电池组串的阶段，关断控制模块所发出的激励脉冲源具有第一逻辑态；关断控制模块在收到关断命令时，先将向关断装置输送的激励脉冲源从第一逻辑态翻转到极性相反的第二逻辑态，以通知关断装置立即短接主开关的控制端子与第一端子从而迅速地关断主开关。10.根据权利要求9所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：第一耦合变压器的一个辅助绕组的绕向与次级绕组相反；第一耦合变压器的辅助绕组的异名端连接到一个NPN双极晶体管的基极、同名端和所述的NPN双极晶体管的发射极相连于主开关的第一端子处；所述的NPN双极晶体管的集电极连接到主开关的控制端子处；辅助绕组在感应到第二逻辑态的激励脉冲源时激发所述的NPN双极晶体管导通并藉此短接主开关的控制端子与第一端子而关闭主开关。11.根据权利要求9所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：第一耦合变压器的一个辅助绕组的绕向与次级绕组相同；第一耦合变压器的辅助绕组的同名端通过反接的第二二极管连接到一个PNP双极晶体管的基极、异名端和所述的PNP双极晶体管的发射极相连于主开关的第一端子处；所述的PNP双极晶体管的集电极连接到主开关的控制端子处；辅助绕组在感应到第二逻辑态的激励脉冲源时激发所述的PNP双极晶体管导通并藉此短接主开关的控制端子与第一端子而关闭主开关；第二二极管的阳极连到PNP双极晶体管的基极而阴极连到辅助绕组的同名端。12.根据权利要求3所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：关断装置包括连接在主开关的第一端子和第二端子之间的并联电容；关断装置执行关断操作并关闭主开关后，由与主开关并联连接的并联电容提供激励脉冲源绕过主开关进行传播的导通通路。13.根据权利要求3所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：关断装置包括连接在主开关的第一端子和第二端子之间的常开型并联开关，常开型并联开关的控制端子连接到主开关的控制端子；关断装置执行关断操作并关闭主开关后，由进入导通状态的常开型并联开关提供激励脉冲源绕过主开关进行传播的导通通路；以及在储能电容的电位达到主开关的导通阈值电压而接通主开关时，储能电容的电位还控制将常开型并联开关予以截止。14.根据权利要求3所述的用于光伏组件的并联式关断系统，其特征在于：利用一个互感器配备的原边绕组和次级绕组替换所述第一耦合变压器配备的原边绕组和次级绕组。15.一种基于权利要求1所述的用于光伏组件的并联式关断系统在关断后重新启动的方法，其特征在于，其中：每一个关断装置均包括用于将其输入端和输出端之间断开或接通的主开关，该主开关具有第一端子、第二端子及控制端子；每一个关断装置还包括通过电力线耦合到其输出端的第一耦合变压器，第一耦合变压器的原边绕组与主开关的第一端子相连于一组输出端中之一处；第一耦合变压器的次级绕组则用于提取加载在电力线上的激励脉冲源；被感应到的激励脉冲源经由一控向二极管向连接在主开关的控制端子与第一端子之间的储能电容充电；储能电容的电位达到主开关的导通阈值电压则主开关被予以接通否则主开关关断；所述的方法包括：关断控制模块在收到启动命令时，再次通过电力线向关断装置输送周期性激励脉冲源藉此向储能电容充电，直至储...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，胡晓磊，
申请(专利权)人：丰郅上海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31