转换器以及充电设备的制作方法

本发明实施例涉及光伏系统领域，特别涉及一种转换器以及充电设备。

背景技术：

随着能源短缺以及全球气温上升以及环境日益恶化等问题的凸显，太阳能作为一种绿色的可再生能源受到越来越多的关注。光伏组件是一种将可再生太阳能转换为电能的装置。目前光伏系统是将多个光伏组件串联形成光伏组件串，再将光伏组件串接入逆变器，以使光伏组件串提供的直流电转换为交流电并实现并网。

然而，光伏组件串形成的直流高压容易导致人身危险和火灾事故。现有的光伏组件通过逆变器与设备输入端连接，当需要停止电源输入时，对设备本身进行短路。但是由于这种方造成电源无可靠负载，易发生高压电弧及高电流通过，危险系数较大。虽然在单个光伏组件上连接一个关断器控制输出也可以停止电源输入，然而这样也不能避免多个光伏组件整体输出的高电压，同样也会有危险。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种转换器以及充电设备，以解决光伏充电控制过程有效性低、安全性差的问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种转换器，具有正极输出端以及负极输出端，且所述正极输出端与所述负极输出端分别用于连接线缆，包括：正极输入端以及负极输入端，用于分别连接电源模块的正极和负极，且所述负极输入端与所述负极输出端电连接；开关模块，所述开关模块连接在所述正极输入端与所述正极输出端之间；处理模块，所述处理模块接收控制信号，并基于所述控制信号控制所述开关模块导通或者截止；单向导通器件，所述单向导通器件连接在所述正极输出端与所述负极输出端之间，且所述开关模块导通期间所述单向导通器件截止，所述处理模块还基于所述控制信号控制所述开关模块关闭期间所述单向导通器件导通。

另外，所述处理模块包括：通讯单元以及控制单元；所述通讯单元用于接收所述控制信号，并将所述控制信号发送至所述控制单元；所述控制单元用于，基于所述控制信号控制所述开关模块以及所述单向导通模块。

另外，所述控制单元具有第一引脚以及第二引脚，且所述第一引脚与所述正极输出端连接，所述第二引脚与所述负极输出端连接；所述控制单元用于，基于所述控制信号调整所述第一引脚的电压以及所述第二引脚的电压，以使所述单向导通器件导通。

另外，所述单向导通器件包括二极管，且所述二极管的正极与所述负极输出端连接，所述二极管的负极与所述正极输出端连接。

另外，所述开关模块包括mos管器件或者igbt器件；所述控制单元还包括：第三引脚，且所述第三引脚与所述mos管器件的栅极或者所述igbt器件的栅极电连接。

另外，还包括：外壳，所述正极输出端、所述负极输出端、所述正极输入端以及所述负极输入端由所述外壳引出；且所述开关模块、所述处理模块以及所述单向导通器件位于所述外壳内部。

相应的，本发明实施例还提供一种充电设备，具有总正极输入端以及总负极输出端，包括：如上述的多个转换器；多条线缆，所述线缆串接在相邻的两个所述转换器之间，以连接一所述转换器的所述正极输出端以及所述负极输出端；多个电源模块，每一所述电源模块的正极和负极分别连接相应的所述转换器的所述正极输入端以及所述负极输入端，且多个所述电源模块串接在所述总正极输入端以及所述总负极输出端之间。

另外，所述电源模块包括光伏组件。

另外，还包括：逆变器，所述逆变器连接所述总正极输入端以及所述总负极输出端。

另外，还包括：dc-dc变换器，所述dc-dc变换器连接所述总正极输入端以及所述总负极输出端。

与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：

本发明实施例提供的一种转换器以及充电设备，具有正极输出端以及负极输出端，且正极输出端与负极输出端分别用于连接线缆，包括：正极输入端以及负极输入端，用于分别连接电源模块的正极和负极，且负极输入端与负极输出端电连接；开关模块，开关模块连接在正极输入端与正极输出端之间；处理模块，处理模块接收控制信号，并基于控制信号控制开关模块导通或者截止；单向导通器件，单向导通器件连接在正极输出端与负极输出端之间，且开关模块导通期间单向导通器件截止，处理模块还基于控制信号控制开关模块关闭期间单向导通器件导通。本发明实施例提供的转换器以及充电设备，转换器与电源相互独立，有效避免因单个电源失效引起的充电设备无法使用，有利于远程控制高压直流电压，提高充电设备的安全性能。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1～图2为本发明第一实施例提供的转换器的结构图；

图3为本发明第二实施例提供的转换器与线缆的连接示意图；

图4为本发明第二实施例提供的充电设备示意图；

图5为本发明第二实施例提供的充电设备结构图。

具体实施方式

由背景技术可知，光伏充电控制过程中存在有效性低、安全性差的问题。

分析发现，主要原因包括：充电设备需要与电源模块直接耦合，无法同时连接多个电源模块；或者，将多个电源模块连接至同一处理模块中，限制了连接电源模块的数量；或者，需要独立的电源为控制电路供电，而且仅能保证设备总输出的电压以及电流降低，若电源输出接地也会出现高电压，造成危险。

为解决上问题，本发明实施提供一种转换器以及充电设备，转换器的处理模块基于控制信号控制开关模块的导通或截止以及单向导通器件的截止或导通。因此，转换器能够在不直接接触充电高压线缆的情况下，实现对电源的有效控制，从而提高充电设备的安全性；另外，转换器与电源相互独立，能够有效避免因单个电源失效引起的充电设备无法使用，有利于远程控制高压直流电压，提高充电设备的安全性能。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明第一实施例提供的一种转换器，图1～图2为本发明第一实施例提供的转换器的结构图。

参考图1，本实施例中，转换器100具有正极输出端101以及负极输出端102，且正极输出端101与负极输出端102分别用于连接线缆，包括：正极输入端103以及负极输入端104，用于分别连接电源模块的正极和负极，且负极输入端104与负极输出端102电连接；开关模块111，开关模块111连接在正极输入端103与正极输出端101之间；处理模块121，处理模块121接收控制信号，并基于控制信号控制开关模块111导通或者截止；单向导通器件131，单向导通器件131连接在正极输出端101与负极输出端102之间，且开关模块111导通期间单向导通器件131截止，处理模块121还基于控制信号控制开关模块111关闭期间单向导通器件131导通。

以下将结合附图进行具体说明。

参考图2，处理模块121(参考图1)包括：通讯单元123以及控制单元122；通讯单元123用于接收控制信号，并将控制信号发送至控制单元122；控制单元122用于，基于控制信号控制开关模块111以及单向导通模块131。

其中，通讯单元123接收到的控制信号主要为用户端或者总输出端给出的特定信号，具体为可编程逻辑控制器(plc，programmablelogiccontroller)信号或者无线信号。

控制单元122包括控制芯片以及电路，控制单元122用于，基于控制信号控制开关模块111的导通或截止，以及单向导通模块131的截至或导通。

具体地，当通讯单元123接收到的控制信号为允许信号时，控制单元122基于该允许信号控制开关模块111导通，即将电源模块接入电路中实现电路导通，输出高电压，此时，单向导通器件131截止，电源模块所在的线路作为导通路径。当通讯单元123接收到的控制信号为非允许信号时，或者未接受到允许信号时，控制单元122基于该非允许信号控制开关模块111断开，且控制单向导通器件131导通，使得单向导通器件131所在的线路作为导通路径。

在一个例子中，通讯单元123在接收到不同控制信号时，控制单元122能够基于控制信号实现快速响应，并控制开关模块111或者单向导通器件131，整个过程的时间控制在30s内。

可以理解的是，本实施例中，通讯单元123以及控制单元122为两个相互独立的单元模块。在其他实施例中，通讯单元以及控制单元也可以集成在同一模块中。

本实施例中，控制单元122具有第一引脚141以及第二引脚142，且第一引脚141与正极输出端101连接，第二引脚142与负极输出端102连接；控制单元122用于，基于控制信号调整第一引脚141的电压以及第二引脚142的电压，以使单向导通器件131导通。

具体地，当通讯单元123接收到非允许信号时，控制单元122内部控制芯片以及电路基于非允许信号调整第一引脚141的电压低于第二引脚142的电压，且二者的电压差大于单向导通器件131的开启电压，以实现单向导通器件131导通。

本实施例中，导通电流及电压分别限制在0.5a/42v以内。导通电流及电压保持在较小的范围内，能够提高充电控制过程的安全性。

本实施例中，单向导通器件131包括二极管，且二极管的正极与负极输出端102连接，二极管的负极与正极输出端101连接。在其他实施例中，单向导通器件也可以是三极管或者可控硅器件(scr，siliconcontrolledrectifier)。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以采用通讯单元来控制单向导通模块是导通还是截止。

开关模块111包括mos管器件或者igbt器件；控制单元122还包括：第三引脚143，且第三引脚143与mos管器件的栅极或者igbt器件的栅极电连接。控制单元122通过控制第三引脚143的电压实现mos管器件或者igbt器件的导通以及断开。

本实施例中，转换器100还包括：外壳151，正极输出端101、负极输出端102、正极输入端103以及负极输入端104由外壳151引出；且开关模块111、处理模块121(参考图1)以及单向导通器件131位于外壳151内部。

综上所述，本实施例提供的转换器包括处理模块、开关模块以及单向导通器件，处理模块基于接收到的控制信号控制开关模块以及单向导通器件，有利于远程控制高压直流电压，提高充电设备的安全性能。

本发明第二实施例提供一种充电设备，该充电设备包括上述实施例提供的转换器。

以下将结合附图对本发明第二实施例提供的充电设备进行详细说明，与前一实施例相同或者相应部分，可参考前述实施例的说明，以下将不做赘述。图3为本发明第二实施例提供的转换器与线缆的连接示意图；图4为本发明第二实施例提供的充电设备示意图；图5为本发明第二实施例提供的充电设备结构图。

参考图3至图5，本实施例中，充电设备具有总正极输入端以及总负极输出端，包括：前述实施例提供的多个转换器200，转换器200包括开关模块211、通讯单元223、控制单元222以及单向导通器件231；多条线缆261，线缆261串接在相邻的两个转换器200之间，以连接一转换器200的正极输出端以及负极输出端；多个电源模块271，每一电源模块271的正极和负极分别连接相应的转换器200的正极输入端203以及负极输入端204，且多个电源模块271串接在总正极输入端以及总负极输出端之间。

转换器200的正极输入端203以及负极输入端204分别与电源模块271的正极以及负极连接，在通讯单元223接收到的控制信号为允许信号时，控制单元222基于该允许信号控制开关模块211导通，即电源模块271接入电路中实现电路导通，对外输出高电压、电流；当通讯单元223接收到的控制信号为非允许信号时，或者未接受到允许信号时，控制单元222基于该非允许信号控制开关模块211断开，电源模块271为处理模块供电，且控制单元222基于内部电路对第一引脚的电压以及第二引脚的电压进行调节，使控制单元222第一引脚的电压低于第二引脚的电压，实现单向导通器件231导通，输出低电压，此时，充电设备的总正极输入端以及总负极输出端之间的电压不高于42v，电流不高于0.5a，且在充电设备外五英尺外输出电压低于30v。

本实施例中，单向导通器件231在单个电源模块271发生遮挡或输出电压偏置后实现导通，能够降低单个电源模块271失效对充电设备整体的影响。

需要注意的是，通讯单元223在接收到不同控制信号时，控制单元222能够基于控制信号实现快速响应，并控制开关模块211或者单向导通器件231，实现整体设备的电压从kv调整至42v以内，整个过程的时间控制在30s内。

另外，本实施例中，开关模块211为mos管，单向导通器件231为二极管。在其他实施中，开关模块以及单向导通器件也可以为其他结构。

可以理解的是，当充电设备中某个电源模块271出现故障时，控制单元222能够通过调节单向导通器件231两端的电压实现单向导通器件231的导通，因此并不会因为某个电源模块271的故障而影响整个充电设备的使用与运行。

当单个转换器200出现故障时，也仅影响单个电源模块271，并不会影响充电设备整体。

另外，相邻的转换器200之间通过线缆261直接连接，不存在额外的物理接头，避免了因为连接头的差异而影响电源总输出，导致电源总输出效率降低。

同时，转换器200通过线缆261串接，能够实现长距离且数量为1～500个的电源模块271的串联。

本实施例中，电源模块271包括光伏组件。电源模块271也可直接对处理模块进行供电，用以保证通讯单元223以及控制单元222的运行，无需额外的辅助电源供电，减少能源配置。在其他实施例中，电源模块还可以根据需求匹配其他任意直流电源。

电源模块271与转换器200分开集成，因此，单个电源模块271损坏需要更换电源时，直接对电源进行更换，无需断开总电源。

本实施例中，充电设备还包括：逆变器281，逆变281器连接总正极输入端以及总负极输出端。

本实施例中，还包括：dc-dc变换器(未图示)，dc-dc变换器连接总正极输入端以及总负极输出端。

充电设备的总输出与逆变器281或者dc-dc变换器相连，进而为负载供电。

综上所述，本实施例提供的充电设备，转换器与电源模块相互独立，有效避免因单个电源模块失效引起的充电设备无法使用，有利于远程控制高压直流电压，提高充电设备的安全性能。另外，充电设备可集成多个电源模块，且电源模块之间以纯线缆连接，能够降低充电设备的运行功耗。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。