光伏组件阵列关断装置的制作方法

本实用新型涉及一种光伏组件阵列关断系统。

背景技术：

光伏电池是将太阳光辐射能量直接转换成电能的器件，光伏组件正是由多个光伏电池连接和封装而成的产品，是光伏发电系统中电池方阵的基本单元。当光伏组件阵列出现故障时，需要关断电网，然而光伏组件是发电系统，每个串联基本单元都具有较高电压，对维修人员存在安全隐患，因此需要提供一种快速智能化的关断系统，可以自动实现系统中每个组件的快速安全关断，以保证人员安全。

技术实现要素：

为克服上述缺点，本实用新型目的在于提供一种可以自动实现系统中每个组件的快速安全关断的光伏组件阵列关断装置。

为了达到以上目的，本实用新型提供了一种光伏组件阵列关断装置，用于在关断控制器的控制下对光伏组件连通或断开，包括盒体，所述的盒体内置或者外置于光伏组件，所述的盒体具有安装腔，所述的安装腔上设置有盖体，所述的安装腔内设置有控制电路板，所述的盒体上设置有分别与所述的控制电路板电连接的第一连接端和第二连接端，所述的第一连接端与关断控制器串联，所述的第二连接端与相邻光伏组件串联，其中，所述的控制电路板包括互连主控单元、受控单元、电源单元、互连开关单元，所述的互连主控单元与所述的第一连接端相连，所述的互连主控单元在关断控制器的作用下产生一主控信号，所述的电源单元连接于所述的受控单元，所述的受控单元在主控信号的作用下产生一受控信号，所述的互连开关单元与所述的第二连接端相连，所述的互连开关单元在所述的受控信号的作用下连通或断开。

优选的，所述的第一连接端和第二连接端固定设置在所述的盒体上，或者，所述的第一连接端和第二连接端通过延伸线设置在所述的盒体上。

优选的，所述的安装腔内设置有支架体，所述的控制电路板安装在所述的支架体的上表面，所述的支架体的下表面设置有高压插套和低压插套，所述的低压插套的一端深入所述的第一连接端、另一端穿过支架体与控制电路板的下表面的对应触点连接，所述的高压插套的一端深入所述的第二连接端、另一端穿过支架体连接有导电片，所述的导电片与控制电路板的下表面的对应触点连接。

优选的，所述的导电片具有第一连接面、延伸段以及连接针，所述的高压插套具有第二连接面，所述的第一连接面、第二连接面贴紧并通过电阻焊固定连接。

优选的，所述的第一连接端位于第二连接端的内侧。

优选的，还包括卡勾，所述的卡勾的内端与支架体相连接，所述的卡勾的外端与光伏组件连接。

优选的，所述的第一连接端、第二连接端的延伸线穿设在盒体内，所述的延伸线通过位于安装腔内的线卡卡扣固定，所述的控制电路板的下方具有焊接孔，通过所述的焊接孔将所述的第一连接端、第二连接端的延伸线端部焊接至控制电路板的下表面的对应触点后，所述的焊接孔上安装有密封帽。

优选的，所述的控制电路板的两端具有固定翼，所述的固定翼对应插入在线卡。

优选的，所述的互连主控单元和受控单元之间通过光电耦合开关实现控制连接，所述的光电耦合开关包括一发光二极管D和一受光控的光敏三极管T；

所述的互连开关单元包括一MOS场效应管，MOS场效应管的栅极连接于所述的受控单元；

所述的受控单元包括：

连接于电源单元的光敏三极管T和电阻R1，电阻R1连接于光敏三极管T的集电极；

连接于电源单元的互补推挽电路，所述的互补推挽电路包括三极管T2、电阻R3、三极管T3和电阻R4，所述的三极管T2、三极管T3的一个是NPN型三极管、另一个是PNP型三极管，所述的三极管T2、三极管T3的基极相连，集电极并联，发射极并联连接于MOS场效应管的栅极以输出受控信号，电阻R3连接于三极管T2的发射极，电阻R4连接于三极管T3的发射极；

连接于电源单元的三极管T1和电阻R2,所述的三极管T1的基极连接于光敏三极管T的集电极，所述的三极管T1的集电极连接于三极管T2、三极管T3的基极。

优选的，所述的电源单元包括取电输入单元、DC/DC变换器、稳压输出单元，所述的取电输入单元连接于光伏组件的输出端，所述的稳压输出单元连接于所述的受控单元，其中，

所述的DC/DC变换器具有VIN端、EN端、SW端、FB端、CB端、GND端，所述的取电输入单元包括连接于VIN端、EN端的防反二极管D1、滤波电容C2、滤波电容C3；

所述的稳压输出单元包括连接于SW端的储能电感L1、采样电阻R11、采样电阻R12、续流二极管D2、滤波电容C4、滤波电容C5，FB端连接于采样电阻R1和采样电阻R2之间，CB端与SW端之间连接偏置电容C1。

由于采用了上述技术方案，本实用新型可以自动实现系统中每个组件的快速安全关断，以保证人员安全。

附图说明

附图1为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例一的立体图一；

附图2为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例一的立体图二；

附图3为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例一的侧视图；

附图4为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例一的拆分图；

附图5为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例二的立体图；

附图6为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例二的拆分图；

附图7为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的实施例一的系统框架图；

附图8为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电路图；

附图9为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的电路图；

附图10为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的实施例二的系统框架图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

附图1为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例一的立体图一，附图2为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例一的立体图二，附图3为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例一的侧视图，附图4为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例一的拆分图。本实施例中的光伏组件阵列关断装置，包括盒体1，盒体1内置或者外置于光伏组件，盒体1具有安装腔2，安装腔2上设置有盖体3，盖体3边缘设置有密封圈16以保证电路的防水性能。安装腔2内设置有控制电路板4，盒体1上设置有分别与控制电路板4电连接的第一连接端5和第二连接端6，第一连接端5与关断控制器串联，第二连接端6与相邻光伏组件串联。

本实施例中的第一连接端5和第二连接端6是固定设置在盒体1上的，并且第一连接端5位于第二连接端6的内侧。安装腔2内设置有支架体7，控制电路板4安装在支架体7的上表面，支架体7的下表面设置有高压插套8和低压插套9，低压插套9的一端深入第一连接端5、另一端穿过支架体7与控制电路板4的下表面的对应触点连接，高压插套8的一端深入第二连接端6、另一端穿过支架体7连接有导电片10，导电片10与控制电路板4的下表面的对应触点连接。盒体1的外面还设置有卡勾15，卡勾15的内端与支架体7相连接以起到固定的作用，卡勾15的外端与光伏组件连接。导电片10具有第一连接面11、延伸段12以及连接针13，高压插套8具有第二连接面14，第一连接面11、第二连接面14贴紧并通过电阻焊固定连接，由于高压插套8的电压较高（1500V以上），为了防止局部温度过高产生危险，导电片10的直径较大、长度较长、表面积较大，增强了散热的效果。

控制电路板包括互连主控单元、受控单元、电源单元、互连开关单元，互连主控单元与第一连接端相连，互连主控单元在关断控制器的作用下产生一主控信号，电源单元连接于受控单元，受控单元在主控信号的作用下产生一受控信号，互连开关单元与第二连接端相连，互连开关单元在受控信号的作用下连通或断开。

附图5为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例二的立体图，附图6为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的实施例二的拆分图。本实施例中，第一连接端5和第二连接端6通过延伸线21设置在盒体1上，图中第一连接端5位于盒体1的下方两端，第二连接端6位于盒体1的上方两端，第一连接端5、第二连接端6的延伸线21穿设在盒体1内，延伸线21通过位于安装腔2内的线卡17卡扣固定，控制电路板4的下方具有焊接孔19，安装时将控制电路板4的两端的固定翼18对应插入在线卡17上可以将控制电路板4固定，随后通过焊接孔19将第一连接端5、第二连接端6的延伸线21端部焊接至控制电路板的下表面的对应触点，焊接孔19上安装有密封帽20。

附图7为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的实施例一的系统框架图，其用于对光伏组件阵列进行关断控制，包括关断控制器和复数个独立的关断装置，关断装置具有第一连接端和第二连接端，关断装置通过第二连接端与光伏组件串联于直流母线之间，正、负端是直流母线，连接到逆变器，每个关断装置位于相邻光伏组件之间，关断装置通过第一连接端与关断控制器形成串联，关断系统是通过关断控制器将光伏电池组件串关断的装置，关断控制器是控制关断装置通断的电路，根据需要对关断控制器进行操作，关断控制器在预设条件下控制电路内的所有关断装置同时开启或关断以控制光伏组件电路的连通或断开。

关断装置包括互连主控单元、受控单元、电源单元、互连开关单元，互连主控单元具有第二连接端，互连主控单元在关断控制器的作用下产生一主控信号，电源单元连接于受控单元，受控单元在主控信号的作用下产生一受控信号，互连开关单元具有第一连接端，互连开关单元在受控信号的作用下连通或断开。当需要接通光伏电池组件串时，对关断控制器进行通操作，互连开关单元导通，光伏电池组件串全部连通，直流电能传到逆变器，进行发电。当需要关断光伏电池组件串时，对关断控制器进行关断操作，互连开关单元处关断状态，光伏电池组件串全部断开，直流母线两端电压下降到零，从而实现安全关断。

附图8为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电路图。Z1连接前一光伏组件，Z2连接后一光伏组件。互连主控单元和受控单元之间通过光电耦合开关实现控制连接，光电耦合开关包括一发光二极管D和一受光控的光敏三极管T,D和T组成光电耦合，用以传递信号及隔离，由于光电耦合器的输入阻抗很小，即使干扰电压的幅度较大，但反馈到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，从而被抑制掉了。光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地，之间的分布电容较小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器传输到另一边，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。另外，光电耦合器可以很好的起到安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号短接时，也不会损坏组件，因为光电耦合器的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。最后，光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适合本发明中对回应速度要求很高的场合。

K1连接前一互连开关单元，K2连接后一互连开关单元，互连开关单元包括一MOS场效应管，MOS场效应管的栅极连接于受控单元。

V是电压源，为受控单元供电，其结构原理在后面进行详细介绍。受控单元包括：连接于电源单元的光敏三极管T和电阻R1，电阻R1连接于光敏三极管T的集电极；连接于电源单元的互补推挽电路，互补推挽电路包括三极管T2、电阻R3、三极管T3和电阻R4，三极管T2、三极管T3的一个是NPN型三极管、另一个是PNP型三极管，三极管T2、三极管T3的基极相连，集电极并联，发射极并联连接于MOS场效应管的栅极以输出受控信号，电阻R3连接于三极管T2的发射极，电阻R4连接于三极管T3的发射极；连接于电源单元的三极管T1和电阻R2,三极管T1的基极连接于光敏三极管T的集电极，三极管T1的集电极连接于三极管T2、三极管T3的基极。

“互补”是通过采用两种不同极性的三极管，利用不同极性三极管的输入极性不同，用一个信号来激励两只不同极性的三极管，一个是NPN型三极管，另一个是PNP型三极管，两只三极管的基极相连，在两管的基极加一个输入信号作推动信号。两管基极和发射极并联，由于两只三极管的极性不同，基极上的输入信号电压对两管而言一个是正向偏置，一个是反向偏置。当有输入信号时，两管基极同时电压升高，此时输入信号电压给一管加上正向偏置电压，所以该管进入导通和放大状态。由于基极电压升高，对另一管来讲加上反向偏置电压，所以该管处于截止状态。当无输入信号时，两管基极同时电压下降，给另一管正向偏置，使该管进入导通和放大状态，而一管又进入截止状态。

本发明的快速关断电路工作原理：当需要光伏系统连通工作时，控制信号由K1流向K2，D发光，T导通，T1截止，R2下端高电平，T2导通T3截止，T4的栅极高电平，T4导通，光伏系统接通。当需要光伏系统快速断开时，切断K1K2之间的信号，D不发光，T截止，T1饱和，R2下端为低电平，T2截止T3导通，T4的栅极为低电平，T4截止，光伏系统断开。

附图9为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的电源单元的电路图，电源单元包括取电输入单元、DC/DC变换器、稳压输出单元，取电输入单元连接于光伏组件的输出端，稳压输出单元连接于受控单元，其中的DC/DC变换器采用DC/DC芯片,DC/DC芯片是一款电流模式的降压型转换器，它具有很宽的输入电压范围4.5V~52V，适用于各种应用，调节不稳定的电源至固定的稳定输出。内建低阻值0.9Ω的切换开关，使得该IC 拥有85% 的良好工作效率，加上有效地降低芯片表面温度的优点。

DC/DC芯片具有VIN端、EN端、SW端、FB端、CB端、GND端，VIN、GND是本电源的输入端，从光伏组件上取电。取电输入单元包括连接于VIN端、EN端的防反二极管D1、滤波电容C2、滤波电容C3。V、GND是本电源的输出端，为光伏快速关断电路供电。稳压输出单元包括连接于SW端的储能电感L1、采样电阻R11、采样电阻R12、续流二极管D2、滤波电容C4、滤波电容C5，FB端连接于采样电阻R1和采样电阻R2之间，CB端与SW端之间连接偏置电容C1。

本电路由VIN、GND从光伏组件上取电，经过D1防接反，由C2、C3滤波退耦，由U1作DC/DC变换，经L1储能D2续流，C4、C5滤波，由R1、R2采样反馈给U1，从而获得后续电路所需要的稳定电压。

附图10为本实用新型的光伏组件阵列关断装置的实施例二的系统框架图，本实施例中的光伏组件接线盒关断装置与实施例一中的类似，区别在于本实施中的关断装置一一对应的设置在光伏组件内部，具体的，还可以是与光伏组件接线盒整合为一体，作为光伏组件接线盒的独立单元存在，从而使用安装更加简单，因此本实用新型可以自动实现系统中每个组件的快速安全关断，以保证人员安全。

以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。