应用于组串级光伏组件的关断系统技术方案

一种应用于组串级光伏组件的关断系统，该系统包括：信号发生器、逆变器、若干个光伏组串和若干个关断器；信号发生器用于发送控制信号，并通过电感线圈将该控制信号耦合到穿过该电感线圈的电力线上，穿过该电感线圈的电力线所对应的各个关断器在接收到控制信号后对该控制信号进行解耦，并根据解耦出的控制信号进入导通或关断状态；以及，关断器在未接收到信号发生器发送的控制信号后，立即进入关断状态。本方案能够实现光伏系统的快速启动和停止，进而提高光伏系统的安全性，同时降低因异常事故所造成的损失。常事故所造成的损失。常事故所造成的损失。

【技术实现步骤摘要】
应用于组串级光伏组件的关断系统


[0001]本专利技术涉及光伏发电
，特别涉及一种应用于组串级光伏组件的关断系统。

技术介绍

[0002]光伏发电是指利用太阳能将光能转化为电能的技术，是一项十分重要的可再生能源技术。中国的光伏产业起步较早，目前已成为全球最大的光伏市场及其制造基地，其光伏产业包括太阳能电池、组件、系统集成等多个领域。
[0003]光伏电池是光伏发电系统中的基本单元，其通过串、并联组成光伏阵列和光伏组串将太阳能转换为直流，再经逆变器转化为交流电并入电网。然而光伏阵列间的电压很高，当光伏组件出现故障或遇到诸如火灾等极端环境时，会对工作人员的人身安全产生威胁，同时也容易造成较大的财产损失。只有在光伏组件出现故障或出现极端环境时及时将各光伏组件之间的电气联系切断，才能最大程度上保证工作人员的人身安全，并降低因电气联系而进一步造成的损失。同时在故障解决或极端环境消失时能够及时恢复各光伏组件的供电和电气联系，因断电而造成的损失才能够最大程度上降低。而现有技术目前采用的方案为：关断系统在开通后，对应有持续开通时间，该持续开通时间是指在检测不到直流母线的电压和/或电流波动的情况下，关断系统内各关断器维持开通状态的时长。显然，现有方案中当光伏组件出现故障或出现极端环境等情况时，关断系统需要到达其所对应的持续开通时间后才能关断，即遇到需要切断各光伏组件之间的联系时无法及时执行，从而极容易造成人身安全隐患和财产损失等后果。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，针对以上不足，有必要提出一种应用于组串级光伏组件的关断系统，以实现光伏系统的快速启动和停止，进而提高光伏系统的安全性，同时降低因异常事故所造成的损失。
[0005]一种应用于组串级光伏组件的关断系统，该系统包括：信号发生器、逆变器、若干个光伏组串和若干个关断器；
[0006]每一个光伏组串由n个光伏组件构成，每一个光伏组件连接一个关断器；每一个关断器包括一组PV+和PV
‑
接口，以及一组OUT+和OUT
‑
接口；每一个光伏组件包括一组PV+和PV
‑
接口，均连接至与之对应的关断器的PV+和PV
‑
接口；逆变器包括若干组PV+和PV
‑
接口，每一个光伏组串连接逆变器的一组PV+和PV
‑
接口，逆变器的输出端用于连接至电网，以在关断器导通时将各光伏组串输入的直流电能转换为交流电能后输送至电网；
[0007]所述信号发生器内设置有电感线圈，每一组光伏组串中，第1个光伏组件G1对应连接的关断器的OUT+接口通过电力线穿过所述电感线圈连接至所述逆变器的PV+接口，OUT
‑
接口连接至第2个光伏组件G2的OUT+接口；第n个光伏组件G
n
的OUT
‑
接口通过电力线连接至所述逆变器的PV
‑
接口，任意第i个光伏组件G
i
的OUT
‑
接口均连接至第i+1个光伏组件G
i+1
的
OUT+接口，2≤i≤n
‑
1；
[0008]所述信号发生器用于发送控制信号，并通过电感线圈将该控制信号耦合到穿过该电感线圈的电力线上，穿过该电感线圈的电力线所对应的各个关断器在接收到控制信号后对该控制信号进行解耦，并根据解耦出的控制信号进入导通或关断状态；以及，关断器在未接收到信号发生器发送的控制信号后，立即进入关断状态。
[0009]优选的，若所述关断器解耦出的控制信号的频率位于所述关断器中预先存储的信号频率范围中，则维持关断器的导通状态；若关断器解耦出的控制信号的频率超出所述信号频率范围，则关断器立即进入关断状态；以及，在关断器处于关断状态，且再次监测到频率位于所述信号频率范围中的控制信号时，恢复所述关断器的导通状态，以重新连接光伏系统。
[0010]优选的，预先根据Sunspec协议定义两种载波频率fs和fm，其分别代表1和0，当关断器解耦出的控制信号为11100010010时，关断器进入导通状态，否则关断器进入关断状态；其中，fs＝143.75
±
3kHz，fm＝131.25
±
3kHz。
[0011]优选的，所述信号发生器上设有PLC发送单元，该PLC发送单元用于将信号发生器产生的控制信号耦合在关断器的电力线上，以对关断器的状态进行控制。
[0012]优选的，每一个所述光伏组件由N个光伏电池串联构成，且每个光伏电池之间并联一个旁路二极管，且任意两个旁路二极管对应的光伏电池不重复。
[0013]优选的，每一个所述关断器均包括：信号接收与处理模块、晶体管开关、驱动控制模块、微控制器和降压模块；
[0014]所述降压模块的第一端和第二端分别连接至所述光伏组件的两端，微控制器的第一端连接至所述降压模块的第一端，该第一端同时连接至关断器的OUT+接口，微控制器的第二端连接至所述晶体管的第一端，微控制器的第三端连接至所述信号接收与处理模块的第一端，所述晶体管开关的第二端连接至所述降压模块的第二端，晶体管开关的第三端连接至所述信号接收与处理模块的第二端，该信号接收与处理模块的第三端连接至关断器的OUT
‑
接口；
[0015]所述降压模块用于将光伏组件输出的电压降压后为所述微控制器供电；所述信号接收与处理模块用于接收所述信号发生器发送的控制信号，并将其解耦后反馈到所述微控制器中，该微控制器对解耦后的控制信号执行滤波和信号放大操作后解调为关断信号，并生成对应该关断信号的驱动控制信号释放至所述驱动控制模块，该驱动控制模块根据接收到的驱动控制信号控制所述晶体管开关的通断。
[0016]优选的，每一个所述关断器还包括：关断电压输出模块，该关断电压输出模块的第一端连接至所述微控制器的第一端，第二端和第三端分别连接至关断器的OUT+接口和OUT
‑
接口；
[0017]所述关断电压输出模块用于在当前关断器被关断时，通过OUT+和OUT
‑
接口向外部输出预设电压值范围内的电压。
[0018]优选的，所述关断电压输出模块包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；
[0019]所述第一三极管的集电极和发射极分别连接所述关断器的OUT+和OUT
‑
接口，第一
三极管的基极和集电极之间连接所述第一电阻，基极和发射极之间连接所述第二电阻，该第一三极管的发射极连接所述第二三极管的集电极，集电极与所述第二三极管的基极之间连接所述第四电阻，第二三极管的发射极连接所述第三三极管的基极；该第三三极管的集电极连接所述第二三极管的基极，基极和发射极之间连接所述第三电阻，第三三极管的发射极连接至所述晶体管开关的漏极，源极接地，栅极连接所述第五电阻的一端，该第五电阻的另一端连接至所述微控制器。
[0020]优选的，该系统还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于组串级光伏组件的关断系统，其特征在于，该系统包括：信号发生器、逆变器、若干个光伏组串和若干个关断器；每一个光伏组串由n个光伏组件构成，每一个光伏组件连接一个关断器；每一个关断器包括一组PV+和PV
‑
接口，以及一组OUT+和OUT
‑
接口；每一个光伏组件包括一组PV+和PV
‑
接口，均连接至与之对应的关断器的PV+和PV
‑
接口；逆变器包括若干组PV+和PV
‑
接口，每一个光伏组串连接逆变器的一组PV+和PV
‑
接口，逆变器的输出端用于连接至电网，以在关断器导通时将各光伏组串输入的直流电能转换为交流电能后输送至电网；所述信号发生器内设置有电感线圈，每一组光伏组串中，第1个光伏组件G1对应连接的关断器的OUT+接口通过电力线穿过所述电感线圈连接至所述逆变器的PV+接口，OUT
‑
接口连接至第2个光伏组件G2的OUT+接口；第n个光伏组件G
n
的OUT
‑
接口通过电力线连接至所述逆变器的PV
‑
接口，任意第i个光伏组件G
i
的OUT
‑
接口均连接至第i+1个光伏组件G
i+1
的OUT+接口，2≤i≤n
‑
1；所述信号发生器用于发送控制信号，并通过电感线圈将该控制信号耦合到穿过该电感线圈的电力线上，穿过该电感线圈的电力线所对应的各个关断器在接收到控制信号后对该控制信号进行解耦，并根据解耦出的控制信号进入导通或关断状态；以及，关断器在未接收到信号发生器发送的控制信号后，立即进入关断状态。2.根据权利要求1所述的应用于组串级光伏组件的关断系统，其特征在于，若所述关断器解耦出的控制信号的频率位于所述关断器中预先存储的信号频率范围中，则维持关断器的导通状态；若关断器解耦出的控制信号的频率超出所述信号频率范围，则关断器立即进入关断状态；以及，在关断器处于关断状态，且再次监测到频率位于所述信号频率范围中的控制信号时，恢复所述关断器的导通状态，以重新连接光伏系统。3.根据权利要求2所述的应用于组串级光伏组件的关断系统，其特征在于，预先根据Sunspec协议定义两种载波频率fs和fm，其分别代表1和0，当关断器解耦出的控制信号为11100010010时，关断器进入导通状态，否则关断器进入关断状态；其中，fs＝143.75
±
3kHz，fm＝131.25
±
3kHz。4.根据权利要求1所述的应用于组串级光伏组件的关断系统，其特征在于，所述信号发生器上设有PLC发送单元，该PLC发送单元用于将信号发生器产生的控制信号耦合在关断器的电力线上，以对关断器的状态进行控制。5.根据权利要求1所述的应用于组串级光伏组件的关断系统，其特征在于，每一个所述光伏组件由N个光伏电池串联构成，且每个光伏电池之间并联一个旁...

【专利技术属性】
技术研发人员：常兴智，王再望，刘伟，郑果果，高学平，徐志瑞，蒋世豪，胡晓辉，余波，王统，董一新，代国华，
申请(专利权)人：宁夏隆基宁光仪表股份有限公司，
类型：发明
国别省市：