一种调节光伏组件最小功率输出的装置的制作方法

本实用新型涉及一种调节光伏组件最小功率输出的装置，属于光伏发电的技术领域。

背景技术：

光伏发电系统由直流发电阵列和交流并网两部分组成，其中直流发电阵列由光伏太阳电池板通过串、并联的方式组合完成。对光伏系统直流发电阵列而言，存在着“直流高压风险”与“施救风险”两大安全隐患。在传统串联型系统中，整串组件电压累计可以达到600v~1500v的高压。由于光伏组件接头接点松脱、接触不良、电线受潮、绝缘破裂等原因极易引起直流拉弧现象，而引发火灾。另外，当由于拉弧或因外部原因发生火灾意外时，对直流侧而言，只要有光照组件就会发电，高电压就一直存在。使得救火工作十分危险，消防人员无法及时对现场施救，只能从远处控制火势。

对此，美国国家电工规范中明确要求所有建筑物上光伏系统都要安装快速关断开关设备。在2017版的nec690.12中，对快速关断又做了严格的要求：以距离到光伏矩阵305mm为界限，在快速关断装置启动后30s内，界限范围外电压降低到30v以下，界线范围内电压降低到80v以下，也就是要求实现“组件级关断”。

目前实现组件级别快速关断的主要方式包括微型逆变器、关断器(rsd)、优化器等等，但都存在成本高，电路、结构复杂等缺点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种调节光伏组件最小功率输出的装置，采用较低的成本实现对光伏组件输出功率电压的调节。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种调节光伏组件最小功率输出的装置，包括：主控制器和数量与光伏组件相等的组件输出调节模块，其中每个组件输出调节模块并联于每个光伏组件的两端，且每个组件输出调节模块与主控制器之间采用无线通讯的方式连接；所述主控制器连接在光伏组件与逆变器之间。

进一步地，作为本实用新型的一种优选技术方案：所述主控制器包括电源驱动单元、主控制单元、无线收发单元a、mos管q1、mos管q2、直流继电器k1，其中光伏组件的正极连接mos管q1的漏极，mos管q1的源极连接直流继电器k1的常闭触点a的一端上，直流继电器k1的常闭触点a的另一端连接至逆变器；且光伏组件的负极连接mos管q2的漏极，mos管q2的源极连接直流继电器k1的常闭触点b的一端上，直流继电器k1的常闭触点b的另一端连接至逆变器；mos管q1的栅极和mos管q2的栅极、直流继电器k1均连接至主控制单元；主控制单元分别与电源驱动单元、无线收发单元a相连接。

进一步地，作为本实用新型的一种优选技术方案：所述主控制器还包括手动控制开关，手动控制开关与主控制单元相连接。

进一步地，作为本实用新型的一种优选技术方案：所述组件输出调节模块包括电源模块、mos管q3、可控硅q4、电阻r1、调节控制单元、无线收发单元b，其中可控硅q4的阳阴两极并联在光伏组件的正负极两端，且可控硅q4的控制端连接至mos管q3的源极；mos管q3的漏极与电源模块连接，及mos管q3的栅极与调节控制单元连接；电阻r1连接在可控硅q4的控制端与阴极之间；调节控制单元分别与电源模块、无线收发单元b相连接。

本实用新型采用上述技术方案，能产生如下技术效果：

本实用新型的调节光伏组件最小功率输出的装置，在光伏组件阵列中为每个组件配置一个输出调节模块。平时模块不工作，不影响组件功率输出，在需要的情况下可通过主控制器发出指令控制模块启动将与之对应的光伏组件输出功率降至20w以下、电压降至2v以下，从而将组串电压降到80v以下。模块在接收到主控制器的指令后除了执行指令外还可向其他模块转发指令，也可接收由其他模块转发的指令，以最大限度的保证阵列中所有模块接收到主控制器的指令。主控制器设在组串与逆变器之间，除控制模块外还起到防逆流以保护组件、逆变器等设备。

因此，本实用新型利用动态负载器件与光伏组件并联，通过改变动态负载状态而达到改变组件输出功率的目的，可快速实现输出功率的调节，及实现功率输出最小化。系统各单元间通过无线通讯方式传输指令，整个系统可通过遥控器控制,也可以通过远距离数据通讯来控制，确保系统的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型调节光伏组件最小功率输出的装置的整体架构图。

图2为本实用新型中主控制器的结构示意图。

图3为本实用新型中组件输出调节模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的实施方式进行描述。

如图1所示，本实用新型设计了一种调节光伏组件最小功率输出的装置，装置主要包括：主控制器和数量与光伏组件相等的组件输出调节模块，其中每个组件输出调节模块并联于每个光伏组件的两端，且每个组件输出调节模块与主控制器之间采用无线通讯的方式连接；所述主控制器连接在光伏组件与逆变器之间，主控制器也可不接入组串和逆变器的回路中而只作为控制模块使用。

本实用新型中主控制器设在光伏组件和逆变器之间，通过交流电网供电，用于接受控制命令并控制组件输出调节模块，其结构如图2所示，主要包括电源驱动单元、主控制单元、无线收发单元a、mos管q1、mos管q2、直流继电器k1，其中光伏组件的正极连接mos管q1的漏极，mos管q1的源极连接直流继电器k1的常闭触点a的一端上，直流继电器k1的常闭触点a的另一端连接至逆变器；且光伏组件的负极连接mos管q2的漏极，mos管q2的源极连接直流继电器k1的常闭触点b的一端上，直流继电器k1的常闭触点b的另一端连接至逆变器；mos管q1的栅极和mos管q2的栅极、直流继电器k1均连接至主控制单元；主控制单元分别与电源驱动单元、无线收发单元a相连接。所述主控制器还包括手动控制开关，手动控制开关与主控制单元相连接。

光伏组件和逆变器之间通过mos管q1、q2和直流继电器k1连接，本实用新型中mos管q1、q2也可采用igbt管。当需要调节组件输出功率时通过手动控制开关或无线通讯的方如遥控器、手机、远程控制平台等给主控制器下达指令。主控制器接收到指令后，首先主控制单元发出控制信号先关断mos管q1、q2，延时一段时间后再关断直流继电器k1，使得直流继电器k1的常闭触点a和常闭触点b的断开，切断光伏组件与逆变器之间的连接；之后主控制单元通过无线收发单元a用群发模式向所有的组件输出调节模块发出指令。先关断mos管q1、q2再关断直流继电器k1是防止了继电器在有直流电流时关断出现拉弧，同时切断光伏组件与逆变器的连接也可防止电流倒灌。

本实用新型中组件输出调节模块主要用于调节光伏组件的输出电压，其结构如图3所示，主要包括电源模块、mos管q3、可控硅q4、电阻r1、调节控制单元、无线收发单元b，其中可控硅q4的阳阴两极并联在光伏组件的正负极两端，即可控硅q4的阳极连接光伏组件正极pv+，可控硅q4的阴极连接光伏组件负极pv-；且可控硅q4的控制端g连接至mos管q3的源极；mos管q3的漏极与电源模块的输出端v1连接，及mos管q3的栅极与调节控制单元的输出端v2连接；电阻r1连接在可控硅q4的控制端g与阴极之间；调节控制单元分别与电源模块、无线收发单元b相连接。

电源模块将光伏组件输出电压进行变换后分别用于给整个模块供电和驱动可控硅q4；调节控制单元通过mos管q3控制可控硅q4，同时通过无线收发单元b接收和转发主控制器发送的指令。正常情况下mos管q3截止，可控硅q4控制端g被电阻r1拉至低电位，此时可控硅q4不导通，不影响光伏组件输出。当组件输出调节模块接收到指令后，其调节控制单元的输出端v2会输出触发信号使得mos管q3导通，电源模块的输出端v1输出的电压通过mos管q3加在可控硅q4的控制端g上，在可控硅q4的控制端g上形成正向触发电压，可控硅q4导通。可控硅q4导通后光伏组件电压降到2v以下，可控硅q4上的电流为光伏组件的短路电流，在有光照的条件下这个电流远远大于可控硅q4的维持电流，可控硅q4能一直保持导通状态，使得光伏组件的输出电压维持在2v以下直至光照消失。光照消失后光伏组件不再发电，此时可控硅q4阳极电源被切断，可控硅q4的两端电压为零自动恢复关断状态，光伏组件输出可恢复正常。

本实用新型通过在光伏组件阵列中为每个组件配置一个输出调节模块。平时模块不工作，不影响组件功率输出，在需要的情况下可通过主控制器发出指令控制模块启动将与之对应的光伏组件输出功率降至20w以下、电压降至2v以下，从而将光伏组串电压降到80v以下。组件输出调节模块在接收到主控制器的指令后除了执行指令外还可向其他模块转发指令，也可接收由其他模块转发的指令，以最大限度的保证阵列中所有模块接收到主控制器的指令。主控制器设在光伏组件与逆变器之间，除控制模块外还起到防逆流以保护组件、逆变器等设备。系统各单元间通过无线通讯方式传输指令，整个系统可通过遥控器控制,也可以通过远距离数据通讯来控制。

因此，本实用新型可以利用动态负载器件与光伏组件并联,通过改变动态负载状态而达到改变组件输出功率的目的，采用可控硅开关作为动态负载器件，可快速实现输出功率的调节，及实现功率输出最小化，确保系统的可靠性。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。