光伏组件快速关断系统及关断后的重启方法与流程

本发明主要涉及到光伏发电技术领域，确切的说是，涉及到串联的多级光伏组件能够被快速关断的系统，以及串联的多级光伏组件被关断后的重启方案。

背景技术：

光伏发电系统在电力电子系统中属于高压领域。基于安全的考虑，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80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不运行进行灭火操作的。德国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。在世界范围内多国政府出于安全的考虑，即使是光伏组件发生了火灾，消防工作只有在所有的光伏组件被烧毁以至于无法提供危机人身安全的电压后，才被允许进行施救工作。

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不能超过80伏。很多电站在应对安全规范的积极措施是：为了实现快速关断，每一个光伏组件的输出端处都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。当有必要关断光伏组件时，譬如光伏组件发生热斑或光伏接线盒连接不好时，接线盒内部升温，关断光伏组件的应对方案可以制止这种集热现象恶化从而使组件可靠性和安全性提高。自动执行光伏组件级别的关断功能，不需要消防专业人员手动关断交流电或关断汇流箱中断路器，毫无疑虑，组件零电压的开路方案是保证光伏发电系统最安全的解决方案，光伏组件开路后，组件输出电压/功率为零。因此即使发生火灾时在光伏阵列中也没有任何危及人身安全的危险。

在当前的现有技术中，任何形式的命令发送装置收到人为指令后，下发关断的指令给关断装置藉此要求关断装置主动将光伏组件的输出切断。整个光伏电池组串或直流母线上电压就会突降并降低到接近于零伏。当需要重新启动电池组串时，命令发送装置再次下发开通指令给关断装置，使光伏组件对外输出电能。现有技术的关断装置存在以下几个无法避免的缺陷：当光伏发电系统为离网式的系统时，在光伏发电系统执行关断的指令后会直接导致光伏逆变器的交直流电都没有供电系统，光伏发电系统将被锁死，光伏发电系统无法再次合理的被重新启动。在某些建筑物电站如屋顶电站，从交流电网引出电力线以期望能够为命令发送装置供电存在操作难度，需要对现有的电站布局进行改造。

技术实现要素：

在本发明的一个非限制性的可选实施方式中，披露了一种光伏组件快速关断系统并且还系统主要包括：

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并将各自的输出电压叠加以获得直流母线电压；

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，向多个关断装置发出第一指令以通知多个关断装置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，向多个关断装置发出第二指令以通知多个关断装置将各自对应的光伏组件从关断状态恢复到串联接入状态。

上述的光伏组件快速关断系统，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。

上述的光伏组件快速关断系统，其中：

关断控制模块向多个关断装置发出第一或第二指令的方式包括通过电力线载波通信或无线通信的形式来发送指令。

上述的光伏组件快速关断系统，其中：

关断控制模块在等待关断命令或启动命令的阶段，关断控制模块配置成从直流母线取电以作为供电电源。

上述的光伏组件快速关断系统，其中：

多个关断装置收到第一指令予以关断后，关断控制模块在等待启动命令的阶段：

多个关断装置中的一个或数个进入导通模式，当任意一个关断装置进入导通模式时与其对应的一个光伏组件被接入到直流母线之间而向直流母线供电，没有进入导通模式的关断装置的旁路二极管为进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件提供导通通路；

藉此关断控制模块在此阶段配置成从直流母线取电。

上述的光伏组件快速关断系统，其中：

在一对直流母线之间设有电容器，任意一个光伏组件被接入到直流母线之间而向直流母线供电时，向该电容器充电。

上述的光伏组件快速关断系统，其中：

在多个关断装置被关断后、关断控制模块在等待启动命令的阶段，限定直流母线的电压不超过设定的安全阈值电压：

没有进入导通模式的关断装置的旁路二极管在提供导通通路的同时还对进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件输出的电压进行分压；

藉此将直流母线的电压钳制在安全阈值电压以内。

上述的光伏组件快速关断系统，其中：

关断控制模块还配置有一个放电单元，在直流母线的电压趋于超过安全阈值电压时关断控制模块指示放电单元释放电容器的电量，将直流母线的电压维持在安全阈值电压内。

上述的光伏组件快速关断系统，其中：

限定进入导通模式的一个或数个关断装置对应的光伏组件输出的总电压减去没有进入导通模式的数个关断装置的旁路二极管的总分压，计算的结果不超过安全阈值电压。

上述的光伏组件快速关断系统，其中：

多个关断装置中的一个或数个进入导通模式的方式包括：

多个关断装置按照先后顺序依次轮流进入导通模式；或者

多个关断装置中每次仅仅只有随机的一个或数个关断装置进入导通模式。

上述的光伏组件快速关断系统，其中：

多个关断装置中的任意一个按照预先设计的计时规则在导通触发时刻自发的进入导通模式；或者

多个关断装置中的任意一个在关断控制模块的控制下被动的进入导通模式。

在本发明的另一个非限制性的可选实施方式中，披露了一种基于上述的光伏组件快速关断系统在关断后的重启方法，其中，多个关断装置在第一指令的指示下被关断后系统重启的方法主要包括：

等待启动命令的关断控制模块在收到启动命令之前：

控制多个关断装置中的一个或数个进入导通模式；

使进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件被接入到直流母线之间而向直流母线供电，直流母线的电压不超过安全阈值电压，关断控制模块藉此从直流母线撷取电源；

等待启动命令的关断控制模块在收到启动命令之后：

关断控制模块通过发出的第二指令指示多个关断装置将各自对应的光伏组件从关断状态恢复到串联接入状态，光伏组件快速关断系统被重启，使得直流母线电压迅速抬升到期望值，也即等于多个光伏组件各自的输出电压的叠加值。

上述的方法，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；

进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件向直流母线供电时：

没有进入导通模式的关断装置的旁路二极管被正向的导通，并为进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件向直流母线充电提供充电通路。

上述的方法，其中：

在一对直流母线之间设有电容器，任意一个光伏组件被接入到直流母线之间而向直流母线供电时，向该电容器充电。

上述的方法，其中：

在关断控制模块收到启动命令之前，其中钳制直流母线的电压不超过安全阈值电压的方法包括：

进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件向直流母线供电时，没有进入导通模式的关断装置的旁路二极管被正向的导通并承担导通压降，从而对进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件输出的电压进行分压，藉此来钳制直流母线的电压。

上述的方法，其中：

限定进入导通模式的一个或数个关断装置对应的光伏组件输出的总电压减去没有进入导通模式的数个关断装置的旁路二极管的总分压，计算的结果不超过安全阈值电压。

上述的方法，其中：

关断控制模块还配置有一个放电单元，在直流母线的电压趋于超过安全阈值电压时关断控制模块指示放电单元释放电容器的电量，将直流母线的电压维持在安全阈值电压内。

上述的方法，其中：

多个关断装置中的一个或数个进入导通模式的方式包括：

多个关断装置按照先后顺序依次轮流进入导通模式，或

多个关断装置中每次仅仅只有随机的一个或数个关断装置进入导通模式。

上述的方法，其中：

控制多个关断装置中的一个或数个进入导通模式的方案包括：

多个关断装置中的任意一个按照预先设计的计时规则在导通触发时刻自发的进入导通模式；或者

多个关断装置中的任意一个在关断控制模块的控制下被动的进入导通模式。

充分考虑光伏发电系统的安全等级因素，以美国nec2017690.12标准建议的光伏发电系统的款项为例，要求具备组件级别的关断能力，提供最好的系统安全性。通过本申请的上述解释内容，如果说电压需要迅速的下降到30伏以下，那么关断控制模块在收到人为发出的外部关断命令时，向多个关断装置发出第一指令（即关断指令）以通知多个关断装置将各自对应的光伏组件予以关断，此时直流母线电压近似的等于零伏而具备较高的系统安全性。因此本申请的组件级别的关断解决方案具备组件自动关断能力，可用于阻止由于热斑或接线盒接线电阻过大带来的发热导致组件和接线盒不可逆破坏，甚至可以作为紧急关断手段而用于应对火灾。这里的关断命令其实不仅仅是可以来源于人为发出的外部关断命令，还可以是内部的关断命令，譬如关断控制模块通过传感器侦测到高温或明火或类似的故障时，关断控制模块的关断命令可以是被各种目标故障触发而产生的。在满足组件级别的关断能力后，会发现系统在关断后如何恢复又是一个新的疑虑，因为组件既然被关断而产生近乎为零的电压，母线电压近似等于零伏，关断装置由于被安装到光伏组件附近而能够直接撷取到光伏电池的电源，无需担忧供电，但位于直流母线处的关断控制模块如何撷取到电源是亟待解决的难题。本申请中，系统被关断后多个关断装置中的一个或数个进入导通模式，当任意一个关断装置进入导通模式时，与其对应的一个光伏组件被接入到直流母线之间而向直流母线供电，以至于位于直流母线处的关断控制模块不再需要担忧供电问题，母线电压受到钳制而维持在安全阈值电压以内，仍然以美国nec2017标准建议的光伏发电系统为例，母线电压要求下降到30伏以下，如果所谓的安全阈值电压的具体大小值被设置在该电压以下即可符合要求。

附图说明

为使上述目的和特征及优点能够更加明显易懂，下面结合附图对具体实施方式做详细的阐释，阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本发明的特征和优势将显而易见。

图1是光伏组件串联构成电池组串并由多个电池组串并联的架构示意图。

图2是为光伏组件配置关断装置和为电池组串配置关断控制模块的架构。

图3是电池组串中使用关断控制模块指示关断装置接通或关断的示意图。

图4是关断装置被关断后失去电源的母线由某些光伏组件供电的示意图。

图5是关断装置被关断后直流母线由某些光伏组件来提供低压的示意图。

图6是关断装置被关断后选择部分光伏组件接通来为母线供电的示意图。

图7是关断控制模块采用放电单元控制母线的电压不超过阈值的示意图。

图8是系统被关断后关断控制模块收到启动命令的前后母线电压的变化。

具体实施方式

下面将结合各实施例，对本发明的技术方案进行清楚完整的阐述，但所描述的实施例仅是本发明用作叙述说明所用的实施例而非全部的实施例，基于该等实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的方案都属于本发明的保护范围。

在光伏发电领域，光伏组件或光伏电池是发电的核心部件。太阳能电池板在主流技术的方向分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳能电池等，硅电池被要求的使用年限高达二十多年的寿命，对电池的输出特性进行持久性的监测是必不可少的。很多内部和外部因素都会导致光伏组件的发电效率低下：光伏组件自身之间的制造差异或安装差异或阴影遮挡或最大功率追踪适配度等因素都会引起转换效率降低。以遮挡为例，如果部分光伏组件被云朵或建筑物或树影或污垢等类似情况遮挡后，这部分组件就会由电源变成负载而不再产生电能，光伏组件在发生热斑效应严重的局部位置的温度较高，有的甚至会超过几百摄氏度，引起烧毁或暗斑、焊点融化、封装材料老化、玻璃炸裂、腐蚀等永久性的破坏，给光伏组件的长期安全性和可靠性造成极大地的隐患。光伏发电系统亟待解决的问题就在于：能够实时地或间歇性的观察每一块被安装的光伏电池板的工作状态，能对电池的过温、过压、过流和端子短路及各类故障等异常情况进行预警，这对发生异常的电池采取类似于主动安全关断或其他的应急措施显得尤为重要。美国国家电工规范规定所有的光伏发电系统的电压需要在10秒钟之内下降到30伏以下，基于实现快速关断的功能必须考虑为光伏组件的输出端都配置起到关断作用的关断装置。

参见图1，光伏组件阵列是光伏发电系统从光能到电能转换的基础。显示了光伏组件阵列中安装的电池组串，关于电池组串：每一个电池组串由多个相互串联连接的光伏组件串接构成，光伏组件还可以替换成燃料电池或化学电池等直流电源。多个不同的电池组串它们之间是并联连接的关系：虽然每一个电池组串由多个光伏组件构成而且内部的多个光伏组件是串联的关系，但是多个不同的电池组串的彼此之间是相互并联的连接关系并共同向逆变器invt之类的能源收集装置提供电能。在某个电池组串中，本申请以串联型的多级光伏组件pv1-pvn为例，它们各自的输出电压vo1-von相互叠加后将总的具有较高电势的串级电压提供给逆变器invt，即母线电压vbus，逆变器invt汇总串联的多级光伏组件各自的输出功率后进行直流电到交流电的逆变，n是大于1的自然数。

参见图2，在本申请中每块光伏电池或称光伏组件均配置有执行监控及关断的装置也即简称为关断装置。在某个电池组串中：第一级光伏组件pv1产生的电能由第一级关断装置sd1来决定是否叠加到整个电池组串中，第二级光伏组件pv2产生的电能由第二级关断装置sd2来决定是否叠加到整个电池组串中，直至第n级的光伏组件pvn产生的电能由第n级的关断装置sdn来决定是否叠加到整个电池组串中。关断装置的主要作用解释如下譬如：第一级关断装置sd1至第n级的光伏组件pvn需要和另外的一个关断控制模块rsd（rapidshut-down）之间建立通信，这种通信机制兼容于当前的各种通信方案例如电力线载波通信或各类无线通信等，关断控制模块rsd至少需要配备人机交互功能，也即能够接收来自人为发出的命令。如果电站因为各种原因发生火灾，消防员必须先关断整个发电系统方可救火，否则高电压可能危及人身安全。以人为的主动操作关断控制模块rsd作为范例：关断控制模块rsd在收到关断命令时，例如按下它配备的紧急关断开关即可表征下达了一种关断命令，此时关断控制模块rsd基于通信立即向多个关断装置sd1-sdn发出第一指令也即关断指令，可以用逻辑电平信号表示，用于通知多个关断装置sd1-sdn将各自对应的光伏组件pv1-pvn予以关断，以至于按照期望的那样连接在直流母线l1-l2之间的电池组串输出的电压立即下降到近乎等于零。

参见图2，在一个可选但非必须的实施例中，假定某个电池组串的内部串接有第一级光伏组件pv1、第二级光伏组件pv2，依此类推，至第n级的光伏组件pvn。则可以获悉单独的某个电池组串上能够提供的总的串级电压大约等于：第一级光伏组件pv1所输出的电压v1加上第二级的光伏组件pv2所输出的电压v2，然后还需要再加上第三级的光伏组件pv3所输出的电压v3…，依此类推，一直累加到第n级的光伏组件pvn输出的电压值vn，总的串级电压的计算结果就等于v1+v2+…vn。母线l1-l2上由多级光伏组件输出的电压所叠加得到的串级电压被输送给汇流箱或逆变器等电力设备汇流和逆变后再并网。多个光伏组件pv1-pvn对应多个关断装置sd1-shn，具体而言：第一级关断装置sd1、第二级关断装置sd2、…依此类推，至第n级的关断装置sdn等均通过串接线串联连接。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。

参见图3，在多级关断装置sd1-sdn串联连接的整个链路中观察：任意前一级关断装置的第二输出端耦合到相邻后一级关断装置的第一输出端，从而满足：某个电池组串中最大能够提供的总的串级电压等于它当中多级关断装置sd1-sdn各自的输出电压的最终叠加值。具体的关系：第一级关断装置sd1的第二输出端o2耦合到相邻后一级也即第二级关断装置sd2的第一输出端o1，第二级关断装置sd2的第二输出端o2耦合到相邻后一级也即第三级关断装置sd3的第一输出端o1，直至还有第n-1级的关断装置的第二输出端no2耦合到它的后一级关断装置sdn的第一输出端o1。由多级关断装置各自输出的电压叠加得到的串级电压被输送给能源收集装置。另外还可以观察到第一级关断装置sd1的第一输出端o1耦合到母线l1上，而且还发现末尾的最后的第n级的关断装置sdn的第二输出端o2耦合到母线l2上。

参见图3，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。任何一个关断装置的第一输入端耦合到对应光伏组件的正极以及关断装置的第二输入端则耦合到对应光伏组件的负极。譬如：关断装置sd1的第一输入端n1耦合到光伏组件pv1的正极以及关断装置sd1的第二输入端n2则耦合到光伏组件pv1的负极。在另一个更具有代表性的范例中：关断装置sdn的第一输入端n1耦合到相应的光伏组件pvn的正极以及关断装置sdn的第二输入端n2则耦合到光伏组件pvn的负极。在本领域，任意一个关断装置中包括设置在第一输入端n1与第一输出端o1之间的开关元件，也还可以包括有设置在第二输入端n2与第二输出端o2之间的开关元件，如果关断装置需要将与之对应的光伏组件予以关断而从电池组串中移除，只要控制开关元件关闭即可，反之如果关断装置需要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，只要控制开关元件接通即可。当然在光伏发电领域，针对所谓的光伏组件的关断装置还有多种可选的其他变形形式，然而基本的功能就是将光伏组件关断或接通。另外关断装置中所配备的旁路开关二极管则耦合在第一输出端no1与第二输出端no2之间。注意要设置旁路二极管阳极连到第二输出端no2，旁路二极管dp阴极连到第一输出端no1，从而在光伏组件被所对应的关断模块控制恢复到串联接入状态时旁路二极管被反向的截止，光伏组件被所对应的关断模块切换到被关断状态时旁路二极管可以正向的导通。在工作机制上：关断装置如果将对应的光伏组件接通，则光伏组件就被接入到电池组串中并向串级电压来贡献自己的电压部分，旁路二极管dp此时被反向的截止；相对应的，关断装置如果将对应的光伏组件予以关断，则光伏组件就无法向串级电压来贡献自己的电压部分，也即光伏组件从电池组串中移除则旁路二极管此时被正向的导通。

参见图3，前文提及到，关断控制模块rsd向多个关断装置sd1-sdn发出第一指令也即关断指令，通知多个关断装置sd1-sdn将各自对应的光伏组件pv1-pvn予以关断来保障系统安全。疑虑在于：虽然可以按照期望的那样将直流母线l1-l2之间的电压立即被拉低到近乎等于零，但是关断控制模块rsd的待机工作是需要供电的，这种供电属于不间断的供电，因为关断控制模块rsd随时要准备接收启动命令，如果关断控制模块的供电电源被切断，那么即便是启动命令下达给关断控制模块rsd，关断控制模块也无法做出响应。更实际的情况是，启动命令在任何时刻都有可能产生，譬如，发生火灾预警而试图切断整个电池组串，当火灾预警被解除之后，需要重启系统让光伏发电系统再次进入工作状态而向母线提供电压。虽然可以考虑利用逆变器invt将电网的交流电转换成直流电而输送给直流母线l1-l2，但是这种倒灌的电压很难保障母线的电压维系在非常安全的电压水准下，而且有些应用场合是不需要并网的离网式系统，交流电并没有很合理的供应源头，以至于各种因素造成系统在关断后的重新启动显得非常被动。

参见图3，系统在关断后的重新启动的控制模式主要在于：关断控制模块rsd在收到启动命令时，向多个关断装置sd1-sdn发出第二指令也即启动指令以通知多个关断装置将各自对应的光伏组件pv1-pvn从关断状态恢复到串联接入状态。前文以及告知关断控制模块rsd至少需要配备人机交互功能，启动命令可以是人为发出的命令。例如按下所谓的关断控制模块rsd配备的启动开关即可表征下达了一种启动命令，此时关断控制模块rsd基于通信立即向多个关断装置sd1-sdn发出第二指令也即启动指令。电池组串中的光伏组件pv1-pvn从关断状态恢复到串联接入状态，因此按照期望的那样连接在直流母线l1-l2之间的电池组串输出的电压立即向母线提供串级电压，串级电压的电压水准非常高而且一般可以高达到几百伏甚至上千伏。

参见图3，本申请在光伏组件快速关断系统被关断后的再次重新启动方面设计的方案至少符合两个方面的限制条件：第一是系统被关断后直流母线的电压必须足够低，以满足组件级别的关断功能所要求系统安全性；第二是系统被关断后直流母线必须被持续不断的注入电量或充电，以维系直流母线能够充当作为供电电源的角色，从而关断控制模块被允许不间断的从直流母线上撷取电源，关断控制模块在准备接收启动命令的等待时间也能够不掉电的被随时唤醒。关断控制模块在等待关断命令的阶段，关断控制模块从直流母线取电以作为供电电源，这点容易理解；然而关断控制模块在等待启动命令的阶段，关断控制模块配置成从直流母线取电以作为供电电源就显得异常困难，因为系统被关断后直流母线在关断条件下是接近零伏的。现有技术无法解决这两个方面的棘手难题。

参见图3，为了符合以上两方面的限制条件，多个关断装置sd1-sdn收到第一指令予以关断后，关断控制模块在等待启动命令的阶段，关断控制模块rsd在此阶段配置成从直流母线取电的方案为：多个关断装置sd1-sdn中的一个或数个进入导通模式，这里所谓的导通模式含有将对应的组件接通的意思，而且当任意一个关断装置进入导通模式时与其对应的一个光伏组件被接入到直流母线l1-l2之间而向直流母线供电，没有进入导通模式的余下关断装置的旁路二极管dp则为进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件提供导通通路，否则进入导通模式的那些关断装置所对应的光伏组件无法与一对直流母线之间形成回路，也就无法达成为母线充电的目标。

参见图4，系统被关断后，关断控制模块rsd在此阶段从直流母线l1-l2取电的方案大致描述为：多个关断装置sd1-sdn中的一个或数个进入导通模式，可以假设其中的关断装置sd1进入导通模式，其他余下的关断装置sd2-sdn则没有进入导通模式而保持关断的状态。关断装置sd1的导通模式会将对应的光伏组件pv1接通，必须注意的是关断装置sd1的两个输出端o1-o2之间的旁路二极管dp被反向的截止。当任意一个关断装置例如关断装置sd1进入导通模式时与其对应的光伏组件pv1被接入到直流母线之间而向直流母线l1-l2供电，没有进入导通模式的余下关断装置例如sd2-sdn各自的旁路二极管dp则正向的导通，作用在于：为进入导通模式的关断装置sd1所对应的那些光伏组件pv1和直流母线之间提供导通的通路，光伏组件pv1的输出电压vo1可以通过虚线所示的回路为母线供电，尤其是为连在母线l1-l2间的电容cdc充电。

参见图5，系统被关断后，关断控制模块rsd在此阶段从直流母线l1-l2取电的方案大致描述为：多个关断装置sd1-sdn中的一个或数个进入导通模式，可以假设其中的关断装置sd2进入导通模式，其他余下的关断装置sd1/sd3-sdn则没有进入导通模式而保持关断的状态。关断装置sd2的导通模式会将对应的光伏组件pv2接通，必须注意的是关断装置sd2的两个输出端o1-o2之间的旁路二极管dp被反向的截止。任意一个关断装置例如关断装置sd2进入导通模式时与其对应的光伏组件pv2被接入到直流母线之间而向直流母线l1-l2供电，没有进入导通模式的关断装置例如sd1/sd3-sdn各自的旁路二极管dp则正向的导通，作用在于：为进入导通模式的关断装置sd2所对应的光伏组件pv2和直流母线之间提供导通的通路，光伏组件pv2的输出电压vo2可以通过虚线所示的回路为母线供电，尤其是为连在母线l1-l2间的电容cdc充电。

参见图6，系统被关断后，关断控制模块rsd在此阶段从直流母线l1-l2取电的方案大致描述为：多个关断装置sd1-sdn中的一个或数个进入导通模式，可以假设其中的关断装置sdn进入导通模式，其他余下的关断装置sd1-sd(n-1)则没有进入导通模式而保持关断的状态。关断装置sdn的导通模式会将对应的光伏组件pvn接通，必须注意的是关断装置sdn的两个输出端o1-o2之间的旁路二极管dp被反向的截止。当任意的关断装置例如关断装置sdn进入导通模式时与其对应的光伏组件pvn被接入到直流母线之间而向直流母线l1-l2供电，没有进入导通模式的余下关断装置sd1-sd(n-1)各自的旁路二极管dp则正向的导通，作用在于：为进入导通模式的关断装置sdn所对应的光伏组件pvn和直流母线之间提供导通的通路，光伏组件pvn的输出电压von可以通过虚线所示的回路为母线供电，尤其是为连在母线l1-l2间的电容cdc充电。

参见图3，系统被关断后，多个关断装置sd1-sdn中的一个或数个进入导通模式的具体方案之一为：多个关断装置sd1-sdn按照先后顺序依次轮流进入导通模式。如果我们假设电容cdc的每个充电持续周期划分成数量为n的多个充电时段，当我们要求多个关断装置sd1-sdn按照先后顺序依次轮流进入导通模式时，则第一个充电时段是由首个关断装置sd1对应的光伏组件pv1在母线之间对电容cdc执行充电（如图4）、类似的在所谓的第二个充电时段则是由关断装置sd2对应的光伏组件pv2在直流母线之间来为所述的电容cdc执行充电（如图5），…在第n次的充电时段是由关断装置sdn所对应的光伏组件pvn在直流母线之间对电容cdc执行充电（如图6）。那么一个充电持续周期之内分别由多个关断装置sd1-sdn轮流进入导通模式，关断装置sd1-sdn它们所对应的光伏组件pv1-pvn也先后轮流接通而为母线供电。一旦当前一个完整的充电持续周期结束后则相邻的后一个充电持续周期紧接着又开始，如此循环。

参见图3，为了阐释充电持续周期的循环机制，多个关断装置sd1-sdn当中选择的任意一个在关断控制模块rsd的控制之下而被动的进入导通模式，例如在某前一个充电持续周期期间之内关断控制模块rsd先发出导通命令tr1给关断装置sd1，从而关断装置sd1被控制在第一个充电时段内先进入导通模式，此期间余下的其他的关断装置则都被关闭（图4）并由光伏组件pv1的电压vo1为母线电容充电以及余下的其他关断装置的旁路二极管都导通。接着关断控制模块rsd再次发出后一个导通命令tr2给后面的关断装置sd2，让关断装置sd2被控制在第二个充电时段内进入导通模式，此期间余下的其他关断装置则都被关闭（图5）并由光伏组件pv2的电压vo2为母线电容充电以及余下的其他关断装置的旁路二极管都导通。依此类推直至关断控制模块rsd最后发出导通命令trn给关断装置sdn，让关断装置sdn受控被控制在第n个充电时段内进入导通模式，余下其他关断装置则都被关闭（图6）并由光伏组件pvn的电压von在此期间为母线电容充电以及余下的其他关断装置的旁路二极管都导通。在前一个充电持续周期期间需要实施第一级至第n级的充电时段，前一个充电持续周期结束之后则实施后一个充电持续周期，系统被关断后这样的充电持续周期则不断的循环，注意在后一个充电持续周期期间也要经历和实施第一级至第n级的各个充电时段。

参见图3，结合图4-6，在解释多个关断装置sd1-sdn中的一个或数个进入导通模式的实施例中，在充电持续周期内每个仅仅只有唯一的一个关断装置导通而没有给出两个以上的关断装置同时进入导通模式的实施例，但实际上，数个关断装置同步进入导通模式也是允许的而且能够带来有益效果。譬如：系统被关断后在某应用场合中如果仅仅是单独的关断装置sd1进入导通模式而且假设光伏组件pv1的电压约为30伏，余下的其他没有进入导通模式的关断装置sd2-sdn各自的二极管的总分压约为0.7×(n-1)，式子中出现的0.7假设是二极管的导通压降，光伏组件的总的数量n或许使得0.7×(n-1)的计算结果接近甚至超过30伏，则母线无法被有效的充电。此时两个以上的关断装置同时进入导通模式则可以解决该疑虑，系统被关断后如果关断装置sd1-sd2两者同步进入导通模式而且假设光伏组件pv1和pv2各自的电压均约为30伏，则60伏减去余下的其他没有进入导通模式的关断装置sd3-sdn各自的二极管的总分压0.7×(n-2)的计算结果或许不会出现接近零伏的现象，则预留的电压裕度足够为母线充电。

参见图3，系统被关断后，多个关断装置sd1-sdn按照先后顺序依次轮流进入导通模式是上文提及的一种极为有效的维系母线电压的实施手段，但并非唯一的手段。实质上多个关断装置中每次仅仅只有随机的一个或数个关断装置进入导通模式。譬如在每个充电持续周期的期间，随机的控制关断装置sd1进入导通模式或关断装置sd1-sd2两者进入导通模式，没有进入导通模式的关断装置的旁路二极管被正向的导通。譬如在每个充电持续周期的期间，随机的控制关断装置sdn进入导通模式或关断装置sd3-sd5三者进入导通模式，没有进入导通模式的关断装置的旁路二极管被正向的导通。我们在前文的实施例中阐释多个关断装置sd1-sdn中的任意一个在关断控制模块rsd的控制之下被动的进入导通模式，实质上多个关断装置sd1-sdn还被允许自发的进入导通模式而非被动的进入导通模式，譬如：关断装置sd1-sdn按照先后顺序依次轮流进入导通模式可以设置成按照预先设计的计时规则在导通触发时刻自发的进入导通模式，仍然以每个充电持续周期划分成数量为n的多个充电时段为例，按照预先设计的计时规则第一个充电时段的到来是第一个导通触发时刻，触发关断装置sd1进入导通模式；类似的按照预先设计的计时规则当第二个充电时段的到来是下一个导通触发时刻，则触发关断装置sd2进入导通模式，…在第n次的充电时段的到来是第n次导通触发时刻，关断装置sdn被触发而进入导通模式，此实施例中无需关断控制模块rsd发出导通命令。也就是说关断装置按照预先设计的计时规则按照时间节点而控制它自身的导通模式。当然每个充电持续周期划分成数量为n的多个充电时段仅仅是可选的实施例之一，无需这样操作的其他具体的实施例譬如，在每个充电持续周期内可由唯一的一个关断装置导通或者是两个以上的关断装置同时进入导通模式。在可选实施例中：在某前一个充电持续周期内，按照预先设计的计时规则，一系列的多个关断装置sd1-sdn中的唯一的一个关断装置或者是两个以上的关断装置按照计时规则会进入导通模式，当时间节点到了关断装置就按照时间节拍自行控制自身直接进入导通模式；随着充电持续周期的循环，当前一个充电持续周期结束后在相邻的后一个充电持续周期内，一系列的多个关断装置sd1-sdn中的唯一的某个关断装置或者是两个以上的关断装置按照计时规则又会进入导通模式，时间节点到了关断装置就按照时间节拍自行控制自身直接进入导通模式，最终随着充电持续周期的不断循环则直流母线的充电动作也不断的循环，可以持续的维持有电。

参见图7，根据前文的内容，在多个关断装置sd1-sdn被关断后也即系统关断后且关断控制模块rsd在等待启动命令的阶段，是通过控制多个关断装置中的一个或数个进入导通模式藉此向直流母线供电，所以关断控制模块rsd在此阶段配置成能够从直流母线取电来为自己的运行提供电源。在一个实施例中必须限定直流母线的电压不得超过设定的安全阈值电压，考虑美国nec2017标准则母线电压要求下降到30伏以下，安全阈值电压不超过30伏就符合nec2017标准。本申请采用的具体手段是：一方面控制多个关断装置中的一个或数个进入导通模式藉此向直流母线供电时，此阶段任意一个关断装置进入导通模式时与其对应的一个光伏组件被接入到直流母线之间而向直流母线供电，没有进入导通模式的关断装置的旁路二极管则为进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件提供导通通路。参见图4为例，关断装置sd1进入导通模式，此期间余下的其他的关断装置则都被关闭并由光伏组件pv1的电压vo1为母线电容充电以及余下的其他关断装置的旁路二极管都导通，没有进入导通模式的关断装置sd2-sdn各自的旁路二极管则为进入导通模式的关断装置sd1所对应的光伏组件pv1提供导通通路。没有进入导通模式的关断装置的旁路二极管在除了提供导通通路之外，同时还对进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件pv1输出的电压vo1进行分压，关断装置sd2-sdn各自的旁路二极管中的任何二极管都会承担相应的二极管导通压降，一般是0.3-0.7伏之间，它们能够承担的总的分压值大约就是(n-1)乘以二极管导通压降，电压vo1减去(n-1)乘以二极管导通压降而最终计算的电压差就是给母线充电的电压裕度，藉此可以将直流母线的电压钳制在安全阈值电压以内。在一个可选的实施例中，限定进入导通模式的一个或数个关断装置对应的光伏组件输出的总电压减去没有进入导通模式的数个关断装置的旁路二极管的总分压，计算的结果不超过安全阈值电压。譬如：进入导通模式的关断装置sd1-sd2对应的光伏组件输出的总电压为vo1+vo2，旁路二极管的正向导通压降为vth，总电压vo1+vo2减去没有进入导通模式的关断装置sd3-sdn各自的旁路二极管的总分压vth×(n-2)所计算得到的值也即vo1+vo2-vth×(n-2)不允许超过安全阈值电压，则母线符合安全规范。

参见图7，在可选的实施例中，关断控制模块rsd还配置有一个放电单元dis以便系统被关断后，防止母线被过度充电而抬升至超过安全阈值电压。具体的措施是先由关断控制模块rsd监控母线电压的大小，在直流母线的电压趋于超过安全阈值电压时关断控制模块rsd指示放电单元dis释放电容器cdc的电量，从而保持将直流母线的电压维持在安全阈值电压内。放电单元dis也业界有多种选择，最简单的是串联在一对直流母线之间的受控开关和耗电元件如电阻，关断控制模块rsd在直流母线的电压趋于超过安全阈值电压时可以驱动放电单元dis的受控开关接通，通过耗电元件去释放直流母线的电压而避免直流母线的电压趋于超过安全阈值电压。

参见图8，多个关断装置sd1-sdn在第一指令的指示下被关断后也即导致系统的关断后系统的重新启动方法包括：等待启动命令的关断控制模块rsd在收到启动命令之前也即在时间轴的时刻tin之前，关断控制模块rsd控制多个关断装置sd1-sdn当中的至少一个或数个进入导通模式，使进入导通模式的关断装置所对应的光伏组件被接入到直流母线之间而向直流母线供电，直流母线的电压不超过安全阈值电压vsf，母线电压波动的曲线106类似于锯齿波，曲线106中上坡是向母线充电而下坡则是放电，充电由进入导通模式的关断装置实现而放电由放电单元dis实现，关断控制模块rsd藉此从直流母线撷取不间断的且是符合安全规范的电源。等待启动命令的关断控制模块rsd在收到启动命令之后也即在时间轴的时刻tin之后，关断控制模块rsd通过发出的第二指令指示多个关断装置sd1-sdn将各自对应的光伏组件pv1-pvn从系统关断阶段的关断状态恢复到串联接入状态，包含了电池组串的光伏组件pv1-pvn的光伏组件快速关断系统被迅速重新启动，使直流母线l1-l2电压升高，大致升高到vo1+vo2+…von。

以上通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在本申请权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。