自动快速控制电压安全的光伏优化装置、方法及系统与流程

1.本发明涉及光伏设备保护技术领域，具体涉及一种自动快速控制电压安全的光伏优化装置、方法及系统。


背景技术：

2.光伏功率变换装置能够解决众多光伏组件相互串联（光伏组串）时的光伏组件间输出功率失配的问题，若光伏组串中的每块光伏组件配置功率优化器，每块光伏组件相对于光伏组串而言为一个独立个体，其独立进行mppt（maximum power point tracking，最大功率跟踪，简称mppt）跟踪，其输出功率不会受到其他光伏组件的影响，即光伏组串中的一块或部分组件出现表面被遮挡、脏污、热斑等问题时，其他光伏组件仍然能够输出最大功率，避免光伏组件串联应用时，由于上述遮挡等原因引起的光伏组串失配及串功率损失。
3.在涉及电压安全的现有技术中，海外公司已完成基于看门狗技术的组件级快速关断的专利布局，其中专利号为us8933321b2的由tigo energy公司申请的美国专利，公开了一种基于看门狗技术的断开太阳能电池板的系统和方法，其包括：耦合在太阳能模块和电源总线之间的本地控制器的看门狗单元，电源总线配置为将多个太阳能模块连接到逆变器。看门狗单元具有：本地控制器，其被配置为监视来自远离太阳能模块的中央控制器的通信，并确定该通信是否已中断超过预定允许跳过次数的时间段。
4.但这种方案，是基于看门狗技术，对通信的可靠性提出了很高的要求，通常采用可靠性很高的电力载波通信（plc）作为通信方式，而且，为了防止由于误操作引起错误的断开太阳能模块，因此需要持续一段时间没有检测到信号后才能关断太阳能模块。在2017年美国nec 公布的规则中，要求在快速关断装置启动后 30s 内实现“组件级关断”， 然而由于在以上持续的时间内无法实现组件级关断，光伏组件还会持续产生电能，短路及电弧故障不会消除，严重的会引起火灾故障扩大，对人员及财产造成不可逆的伤害与风险，因此需要一种更快速的组件级关断方式。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种自动快速控制电压安全的光伏优化装置、方法及系统，以实现组件级的快速关断，确保光伏发电系统使用安全。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：提供一种自动快速控制电压安全的光伏优化装置，配置于光伏发电系统中，所述光伏发电系统包括若干个连接在光伏逆变器的直流母线上的光伏组串，所述光伏组串由若干个光伏组件串联构成，所述光伏组件包括光伏发电单元和用于接入所述光伏发电单元的功率优化器，所述光伏优化装置包括配置于所述光伏发电单元输出侧的所述功率优化器，以及配置于所述光伏组串输出侧的直流旁路电路，若干个所述功率优化器的输出端相串联作为光伏组串输出端；所述直流旁路电路包括安全旁路控制器、第一辅助电源和第三开关，所述第三开关连接在光伏逆变器的直流端的正输入端和负输入端之间，所述第一辅助电源
的电输入端连接所述光伏逆变器的交流端，所述第一辅助电源的电输出端连接所述第三开关为所述第三开关供电；所述功率优化器包括低电压保护及安全调修电路，所述功率优化器中的asic芯片在检测到mode管脚的输入电压，也即所述低电压保护及安全调修电路的输出电压，低于预设阈值电压时，判定所述光伏发电系统发生短路故障，则控制所述功率优化器切换到或维持在安全工作模式；所述低电压保护及安全调修电路中的安全调修控制模块通过第二辅助电源从所述光伏发电单元中取电以获得工作电压，所述安全调修控制模块用于检测所述安全旁路控制器发生的心跳包通信信号是否正常，若正常，则生成调修指令以控制断开所述调修开关件并维持其处于断开状态直至判定所述心跳包通信信号异常，所述调修开关件处于断开状态；若异常，则停止生成调修指令以控制断开所述调修开关，所述调修开关件处于合上状态，并维持其处于合上状态直至判定所述心跳包通信信号恢复正常。
7.作为优选，当安装所述光伏发电系统的建筑或住宅的用户发生火灾紧急故障时，用户关掉所述光伏逆变器并网点的并网开关或住宅与电网的入户开关时，通过所述第一辅助电源从所述光伏逆变器的交流端取电的常闭型的所述第三开关由于所述第一辅助电源失电而闭合，所述光伏发电系统中的各光伏组串的电路将被短路，当所述功率优化器中的所述asic芯片检测到mode管脚的输入电压，也即是所述低电压保护及安全调修电路的输出电压，低于预设阈值电压时，判定所述光伏发电系统的各光伏组串的电路处于短路状态，则控制所述功率优化器切换到或维持在安全工作模式，此时所述功率优化器将停止输出功率与输出工作电压，此时所述功率优化器输出0v安全电压；当紧急故障排除之后，用户重新合上所述并网开关或住宅与电网的入户开关后，通过所述第一辅助电源从所述光伏逆变器的交流端取电的常闭型的所述第三开关由于所述第一辅助电源供电恢复而断开，所述光伏发电系统的各光伏组串的电路的短路状态解除，同时所述安全旁路控制器因得电恢复正常而恢复发送所述心跳包通信信号，所述安全调修控制模块检测到所述安全旁路控制器发生所述心跳包通信信号正常后，则生成调修指令以控制并维持所述调修开关件处于断开状态，所述asic芯片检测到mode管脚的输入电压，也即是所述低电压保护及安全调修电路的输出电压，高于预设阈值电压时，所述asic芯片将控制所述功率优化器恢复至mppt工作模式，此时功率优化器将恢复输出功率与输出工作电压。
8.作为优选，当进行所述光伏发电系统的安装或运维时，此时光伏组串尚未完成连接或被断开，用户关断或未完成合闸所述光伏逆变器并网点的并网开关，所述安全旁路控制器因停止供电，而停止发送所述心跳包通信信号，所述安全调修控制模块未检测或检测到到所述安全旁路控制器发生所述心跳包通信信号异常后，所述调修开关件由于未收到所述调修指令处于合上状态，此时mode管脚将与地导通，而当所述功率优化器中的所述asic芯片检测到mode管脚的输入电压，也即是所述低电压保护及安全调修电路的输出电压，低于预设阈值电压时，则控制所述功率优化器切换到或维持在安全工作模式，此时所述功率优化器将停止输出功率与输出0v的安全电压；当完成所述光伏发电系统的安装或运维后，用户重新合上所述并网开关或住宅与电网的入户开关后，通过所述第一辅助电源从所述光伏逆变器的交流端取电的常闭型的所述第三开关由于所述第一辅助电源供电恢复而断开，所述安全旁路控制器因得电恢复正常而重新发送所述心跳包通信信号，所述安全调修控制
模块检测到所述安全旁路控制器发生所述心跳包通信信号正常后，则生成调修指令以控制并维持所述调修开关件处于断开状态，所述asic芯片检测到mode管脚的输入电压，也即是所述低电压保护及安全调修电路的输出电压，高于预设阈值电压时所述asic芯片将控制所述功率优化器恢复至mppt工作模式，此时功率优化器将恢复输出功率与输出工作电压。
9.作为优选，所述功率优化器的所述低电压保护及安全调修电路包括调修开关件、电阻r1、r2、二极管vd、电容cx和所述安全调修控制模块，所述调修开关件为常闭型的pmos管，所述pmos管的源极和漏极之间连接有一正向的体二极管，所述调修开关件的源极接地，漏极串接电阻r1后连接至所述asic芯片的mode管脚，栅极连接所述安全调修控制模块的信号输入端；所述电阻r2的一端连接所述asic芯片的vdd管脚，另一端连接所述pmos管的漏极且连接所述电容cx后接地；所述二极管vd的正极连接所述pmos管的漏极，负极连接芯片的v0管脚；所述安全调修控制模块通过所述第二辅助电源从所述光伏发电单元中取电以获得工作电压，所述安全调修控制模块用于检测所述安全旁路控制器发生的所述心跳包通信信号是否正常，若正常，则生成调修指令以控制断开所述调修开关件并维持其处于断开状态直至判定所述心跳包通信信号异常；若未检测所述安全旁路控制器发生的所述心跳包通信信号或检查到所述信号异常时则停止生成调修指令以控制合上断开所述调修开关件，所述调修开关件处于合上状态。
10.作为优选，所述asic芯片控制所属的所述功率优化器切换为安全工作模式的方法为：所述asic芯片检测到其mode管脚的输入电压低于所述阈值电压时，驱动所述功率优化器中的第一开关关断并驱动第二开关导通，以控制所述功率优化器接入的所述光伏发电单元停止输出光伏功率与输出工作电压，此时所述功率优化器输出0v安全电压，从而实现将所述功率优化器的运行状态切换到安全工作模式下；所述功率优化器包括所述asic芯片、所述第一开关、所述第二开关、输入电容cin、输出电容cout和储能电感l，所述第一开关和所述第二开关为mos管，所述第一开关的栅极连接所述asic芯片的hd-driver管脚；所述第二开关的栅极连接所述asic芯片的ld-driver管脚；所述储能电感l的一端连接所述第一开关的源极，另一端连接所述输出电容cout的一端，所述输出电容cout的另一端连接至所述第二开关的源极；所述输入电容cin并接在所述光伏发电单元的正输出端和负输出端之间。
11.作为优选，所述asic芯片内部包括最大功率跟踪电路、基准电压产生电路、模式控制电路、驱动控制电路和芯片内部供电电路；所述最大功率跟踪电路包括电压电流检测单元、乘法器与最大功率跟踪处理单元，所述电压电流检测单元用于采集接入的所述光伏发电单元的输出电压和输出电流；所述乘法器用于将所述电压电流检测单元采集到的所述输出电压和所述输出电流相乘，得到所述光伏发电单元的输出功率；所述最大功率跟踪处理单元的输入端连接所述乘法器的输出端，用于跟踪所述光伏发电单元的最大功率点；所述基准电压产生电路用于利用所述芯片内部供电电路的供电向所述最大功率跟踪电路提供用于确定占空比信号的基准电压以及向所述模式控制电路提供用于模式控
制的基准电压，所述功率优化器运行在mppt工作模式下时，所述asic芯片根据所述占空比信号控制所述第一开关、所述第二开关的通断，以实现对接入的所述光伏发电单元的最大功率跟踪；所述模式控制电路的信号输出端连接所述asic芯片的所述mode管脚，芯片外围的所述低电压保护及安全调修电路的第一信号输入端连接所述mode管脚，第二信号输入端连接芯片的vdd管脚，当所述asic芯片的所述mode管脚的输入电压低于预设的所述阈值电压时，所述asic芯片控制所述功率优化器运行在安全工作模式下，当所述asic芯片的所述mode管脚的输入电压高于预设的所述阈值电压时，所述asic芯片恢复所述功率优化器运行在mppt工作模式；所述驱动控制电路包括逻辑控制单元、第一驱动单元和第二驱动单元，所述逻辑控制单元的第一输入端连接所述模式控制电路的信号输出端，第二输入端连接所述最大功率跟踪单元的信号输出端，第一输出端和第二输出端分别连接所述第一驱动单元、第二驱动单元的信号输入端，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元的信号输出端分别连接所述asic芯片的hd-driver管脚和ld-driver管脚，所述驱动控制电路用于根据预设的控制逻辑控制所述第一开关、所述第二开关的通断。
12.本发明还提供了一种应用于光伏发电系统中的自动快速控制电压安全的方法，通过所述的光伏优化装置实现，所述光伏发电系统包括若干个连接在光伏逆变器的直流母线上的光伏组串，所述光伏组串由若干个光伏组件串联构成，所述光伏组件包括光伏发电单元和用于接入所述光伏发电单元的功率优化器，所述光伏优化装置包括配置于所述光伏发电单元输出侧的所述功率优化器，以及配置于所述光伏组串输出侧的直流旁路电路，若干个所述功率优化器的输出端相串联作为光伏组串输出端；所述直流旁路电路包括安全旁路控制器、第一辅助电源和第三开关，所述第三开关连接在光伏逆变器的直流端的正输入端和负输入端之间，所述第一辅助电源的电输入端连接所述光伏逆变器的交流端，所述第一辅助电源的电输出端连接所述第三开关为所述第三开关供电；所述功率优化器包括asic芯片和低电压保护及安全调修电路；自动快速控制电压安全的方法为：所述功率优化器中的所述asic芯片在检测到所述低电压保护及安全调修电路的输出电压低于阈值电压时，则控制所述功率优化器切换到或维持在安全工作模式；所述低电压保护及安全调修电路中的安全调修控制模块通过第二辅助电源从所述光伏发电单元中取电以获得工作电压，所述安全调修控制模块用于检测所述安全旁路控制器发生的心跳包通信信号是否正常，若正常，则生成调修指令以控制断开所述调修开关件并维持其处于断开状态直至判定所述心跳包通信信号异常，所述调修开关件处于断开状态时，所述低电压保护及安全调修电路的输出端电压高于所述阈值电压，所述asic芯片因此判定短路故障解除，并控制所述功率优化器恢复mppt工作模式，此时所述功率优化器将恢复输出功率与输出工作电压。
13.作为优选，判断所述光伏发电系统发生短路故障的方法为：关断所述光伏逆变器并网点的并网开关或住宅与电网的入户开关，通过所述第一辅助电源从所述光伏逆变器的交流端取电的常闭型的所述第三开关由于所述第一辅助电源失电而闭合，所述第三开关连接在所述光伏逆变器的直流侧的正输入端和负输入端之
间，所述第三开关闭合后，连接在所述光伏逆变器的直流母线上的各所述光伏组串被短路。
14.作为优选，所述功率优化器受控进入所述安全工作模式的方法为：所述asic芯片检测到其mode管脚的输入电压低于所述阈值电压时，驱动所述功率优化器中的第一开关断开并驱动第二开关导通，以控制所述功率优化器接入的所述光伏发电单元停止输出光伏功率与电压，从而实现将所述功率优化器的运行状态切换到或维持在安全工作模式下。
15.作为优选，当所述功率优化器被切换进入到安全工作模式达到设定的持续时长，则所述asic芯片控制所述功率优化器进入非工作模式，非工作模式下，所述功率优化器中的第一开关与第二开关均为断开状态，此时所述功率优化器将停止输出功率与输出工作电压，此时所述功率优化器输出0v安全电压。
16.作为优选，所述功率优化器受控进入mppt工作模式的方法为：合上所述并网开关，所述光伏逆变器恢复并网后，所述直流旁路电路的所述第一辅助电源恢复供电，所述安全旁路控制器得电后控制所述第三开关断开，同时所述安全旁路控制器恢复发送所述心跳包通信信号；所述安全调修控制模块在检测到所述安全旁路控制器发生的所述心跳包通信信号后，生成调修指令以控制断开所述调修开关件并维持其处于断开状态，所述调修开关件处于断开状态时，所述低电压保护及安全调修电路的输出端电压恢复到高于所述阈值电压，并控制所述功率优化器恢复mppt工作模式，此时所述功率优化器将恢复输出功率与输出工作电压。
17.作为优选，解除所述光伏发电系统的短路故障的方法为：闭合所述交流逆变器并网点的并网开关或住宅与电网的所述入户开关后，通过所述第一辅助电源从所述光伏逆变器的交流端取电的常闭型的所述第三开关由于所述第一辅助电源供电恢复而断开，所述第三开关连接在所述光伏逆变器的直流侧的正输入端和负输入端之间，所述第三开关断开后，短路故障解除。
18.本发明还提供了一种光伏发电系统，所述光伏发电系统中设置有所述的自动快速控制电压安全的光伏优化装置。
19.本发明具有以下有益效果：（1）当安装所述光伏发电系统的建筑或住宅等用户发生火灾等紧急故障时通过创造光伏发电系统中的光伏组串电路的短路环境，把功率优化器从mppt工作模式转换到安全工作模式或非工作模式，此时所述功率优化器将停止输出功率与输出0v的安全电压。快速实现了对光伏发电系统的组件级关断，本案实现组件级关断的时间不会超过0.5s，这样能够规避现有方案30s内实现“组件级关断”的风险。
20.（2）故障解除后，需要合上并网开关，光伏逆变器恢复并网后，光直流旁路电路的辅助电源恢复供电，安全旁路控制器控制第三开关断开，同时安全旁路控制器恢复正常发送心跳包通信信号，安全调修控制模块用于检测安全旁路控制器发生的心跳包通信信号正常后，才会生成调修指令以控制断开调修开关件功率优化器从非工作模式恢复到mppt工作模式，光伏组件才会恢复正常发电和组串才会恢复正常工作电压，这样能够很好的规避了现场由于建筑本身火灾故障引起光伏组串的线路烧断后，使光伏组串电路短路状态解除而错误恢复光伏组件的输出电压与功率，而出现的安全风险；同时在光伏系统安装及运维时
尚未完成光伏组串连接或断开光伏组串时，通过断开安全旁路控制器发送心跳包通信信号发送的方式能够把功率优化器从mppt工作模式转换到安全工作模式或非工作模式，此时所述功率优化器将停止输出功率与输出0v的安全电压，确保光伏系统的安全施工与运维。
21.（3）本发明规避了现有技术中的使用看门狗技术进行组件级快速关断对心跳信号采集需持续可靠的高要求，且不依赖于任何通讯系统即可实现组件级的快速关断，提高了可靠性，能够确保系统中不存在直流高压，以及在消防灭火等紧急情况下现场人员的人身安全。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明一实施例提供的带自动快速控制电压安全的光伏优化装置的光伏发电系统的结构示意图；图2是功率优化器的内部结构示意图；图3是asic芯片的内部电路结构示意图；图4是功率优化器工作在mppt工作模式下的结构示意图；图5是功率优化器工作在安全工作模式下的结构示意图；图6是功率优化器工作在非工作模式下的结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
25.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
26.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
27.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.本发明一实施例提供的自动快速控制电压安全的光伏优化装置，配置于光伏发电
系统中，如图1所示，光伏发电系统包括若干个连接在光伏逆变器的直流母线上的光伏组串，光伏组串由若干个光伏组件串联构成，光伏组件包括光伏发电单元5和用于接入光伏发电单元5的功率优化器1，光伏优化装置包括配置于光伏发电单元5输出侧的功率优化器1，以及配置于光伏组串输出侧的直流旁路电路，若干个功率优化器1的输出端相串联作为光伏组串输出端；直流旁路电路包括安全旁路控制器2、第一辅助电源3和第三开关s3，第三开关s3连接在光伏逆变器的直流端的正输入端和负输入端之间，第一辅助电源3的电输入端连接光伏逆变器的交流端，第一辅助电源3的电输出端连接第三开关s3为第三开关s3及安全旁路控制器2供电；所述安全旁路控制器2还用于向所述功率优化器1发送的心跳包通信信号；功率优化器1包括图2中所示的低电压保护及安全调修电路100和asic芯片10，asic芯片10在检测到低电压保护及安全调修电路100的输出电压低于阈值电压时，控制所述功率优化器1切换到或维持在安全工作模式；所述低电压保护及安全调修电路100中的安全调修控制模块104通过第二辅助电源105从所述光伏发电单元5中取电以获得工作电压，所述安全调修控制模块104用于检测所述安全旁路控制器2发送的心跳包通信信号是否正常，若正常，则生成调修指令以控制断开低电压保护及安全调修电路100中的常闭型的调修开关件103并维持其处于断开状态直至判定所述心跳包通信信号异常，所述调修开关件103处于断开状态；若异常，则停止生成调修指令以控制断开所述调修开关件103，所述调修开关件103处于合上状态，并维持其处于合上状态直至判定所述心跳包通信信号恢复正常。
29.当安装所述光伏发电系统的建筑或住宅的用户发生火灾紧急故障时，用户关掉所述光伏逆变器并网点的并网开关或住宅与电网的入户开关时，通过所述第一辅助电源3从所述光伏逆变器的交流端取电的常闭型的所述第三开关s3由于所述第一辅助电源3失电而闭合，所述光伏发电系统中的各光伏组串的电路将被短路，当所述功率优化器1中的所述asic芯片10检测到mode管脚的输入电压，也即是所述低电压保护及安全调修电路100的输出电压，低于预设阈值电压时，判定所述光伏发电系统的各光伏组串的电路处于短路状态，则控制所述功率优化器1切换到或维持在安全工作模式，此时所述功率优化器1将停止输出功率与输出工作电压，此时所述功率优化器1输出0v安全电压；当紧急故障排除之后，用户重新合上所述并网开关或住宅与电网的入户开关后，通过所述第一辅助电源3从所述光伏逆变器的交流端取电的常闭型的所述第三开关s3由于所述第一辅助电源3供电恢复而断开，所述光伏发电系统的各光伏组串的电路的短路状态解除，同时所述安全旁路控制器2因得电恢复正常而恢复发送所述心跳包通信信号，所述安全调修控制模块104检测到所述安全旁路控制器2发生所述心跳包通信信号正常后，则生成调修指令以控制并维持所述调修开关件103处于断开状态，所述asic芯片10检测到mode管脚的输入电压，也即是所述低电压保护及安全调修电路100的输出电压，高于预设阈值电压时，所述asic芯片10将控制所述功率优化器1恢复至mppt工作模式，此时功率优化器1将恢复输出功率与输出工作电压。
30.当进行所述光伏发电系统的安装或运维时，此时光伏组串尚未完成连接或被断开，用户关断或未完成合闸所述光伏逆变器并网点的并网开关，所述安全旁路控制器2因停止供电，而停止发送所述心跳包通信信号，所述安全调修控制模块104未检测或检测到到所述安全旁路控制器2发生所述心跳包通信信号异常后，调修开关件103由于未收到所述调修
指令处于合上状态，此时mode管脚将与地导通，而当所述功率优化器1中的所述asic芯片10检测到mode管脚的输入电压，也即是所述低电压保护及安全调修电路100的输出电压，低于预设阈值电压时，则控制所述功率优化器1切换到或维持在安全工作模式，此时所述功率优化器1将停止输出功率与输出0v的安全电压；当完成所述光伏发电系统的安装或运维后，用户重新合上所述并网开关或住宅与电网的入户开关后，通过所述第一辅助电源3从所述光伏逆变器的交流端取电的常闭型的所述第三开关s3由于所述第一辅助电源3供电恢复而断开，所述安全旁路控制器2因得电恢复正常而重新发送所述心跳包通信信号，所述安全调修控制模块104检测到所述安全旁路控制器2发生所述心跳包通信信号正常后，则生成调修指令以控制并维持所述调修开关件103处于断开状态，所述asic芯片10检测到mode管脚的输入电压，也即是所述低电压保护及安全调修电路100的输出电压，高于预设阈值电压时所述asic芯片10将控制所述功率优化器1恢复至mppt工作模式，此时功率优化器1将恢复输出功率与输出工作电压。
31.控制功率优化器1切换到安全模式或非工作模式，或者恢复到mppt工作模式的原理为：功率优化器1接入光伏发电单元5后构成光伏组件，若干个光伏组件串联构成光伏组串300，各光伏组串300的电输出端连接在光伏逆变器4的直流母线41上，当光伏发电系统因发生故障用户关掉交流逆变器4并网点的并网开关6或住宅与电网的入户开关时，通过第一辅助电源3从光伏逆变器4的交流端取电的常闭型的第三开关s3由于第一辅助电源3失电而闭合，光伏发电系统中的各光伏组串间被短路，同时安全旁路控制器2停止发送心跳包通信信号，安全调修控制模块104因无法正常接收到心跳包通信信号而控制闭合调修开关件103，当各功率优化器1中的asic芯片10的mode管脚的输入电压被拉低到低于预设的阈值电压后，asic芯片10控制对应的功率优化器1从图4所示的mppt工作模式切换到如图5所示的安全工作模式或如图6所示的非工作模式；当故障排除闭合交流逆变器4并网点的并网开关6或住宅与电网的入户开关后，通过第一辅助电源3从光伏逆变器4的交流端取电的常闭型的第三开关s3由于第一辅助电源3供电恢复而断开，短路环境解除，同时安全旁路控制器2因得电恢复正常而重新发送心跳包通信信号，安全调修控制模块104检测到安全旁路控制器2发生心跳包通信信号正常后，则生成调修指令以控制并维持调修开关件103处于断开状态，asic芯片10的mode管脚的输入电压因此被拉升恢复达到预设的阈值电压后，asic芯片10控制对应的功率优化器1从安全工作模式或非工作模式重新恢复到图4所示的mppt工作模式，此时功率优化器1将恢复输出功率与输出工作电压。
32.功率优化器1的低电压保护及安全调修电路100包括调修开关件103、电阻r1、r2、二极管vd、电容cx和安全调修控制模块104，调修开关件103为常闭的pmos管，pmos管的源极和漏极之间连接有一正向的体二极管，调修开关件103的源极接地，漏极串接电阻r1后连接至asic芯片10的mode管脚，栅极连接安全调修控制模块104的信号输入端；电阻r2的一端连接asic芯片10的vdd管脚，另一端连接pmos管的漏极且连接电容cx后接地；二极管vd的正极连接pmos管的漏极，负极连接芯片的v0管脚；安全调修控制模块104通过第二辅助电源105从光伏发电单元5中取电以获得工作电压，安全调修控制模块104用于检测安全旁路控制器2发生的心跳包通信信号是否正常，
若正常，则生成调修指令以控制断开调修开关件103并维持其处于断开状态直至判定心跳包通信信号异常；若未检测所述安全旁路控制器2发生的所述心跳包通信信号或检查到所述信号异常时则停止生成调修指令以控制合上断开所述调修开关件103，所述调修开关件103处于合上状态。
33.asic芯片10控制所属的功率优化器1切换到安全工作模式的方法为：asic芯片10检测到其mode管脚的输入电压低于预设的阈值电压时，驱动图2中所示的功率优化器1中的第一开关20关断并驱动第二开关30导通，以控制功率优化器1接入的光伏发电单元5停止输出光伏功率与输出工作电压，此时所述功率优化器1输出0v安全电压，从而实现将功率优化器1的运行状态切换到安全工作模式下；功率优化器1则如图2所示，包括asic芯片10、第一开关20、第二开关30、输入电容cin、输出电容cout和储能电感l，第一开关20和第二开关30为nmos管，第一开关20的栅极连接asic芯片10的hd-driver管脚，第二开关30的栅极连接asic芯片10的ld-driver管脚；储能电感l的一端连接第一开关20的源极，另一端连接输出电容cout的一端，输出电容cout的另一端连接至第二开关30的源极；输入电容cin并接在光伏发电单元5的正输出端和负输出端之间。
34.如图3和图2所示，asic芯片10内部包括最大功率跟踪电路、基准电压产生电路、模式控制电路、驱动控制电路、通讯接口电路和芯片内部供电电路，最大功率跟踪电路包括电压电流检测单元、乘法器与最大功率跟踪处理单元，电压电流检测单元用于采集接入的光伏发电单元5的输出电压和输出电流；乘法器用于将电压电流检测单元采集到的输出电压和输出电流相乘，得到光伏发电单元5的输出功率；最大功率跟踪处理单元的输入端连接乘法器的输出端，用于跟踪光伏发电单元5的最大功率点；基准电压产生电路用于利用芯片内部供电电路的供电向最大功率跟踪电路提供用于确定占空比信号的基准电压以及向模式控制电路提供用于模式控制的基准电压，功率优化器1运行在mppt工作模式下时，asic芯片10根据占空比信号控制第一开关20、第二开关30的通断，以实现对接入的光伏发电单元5的最大功率跟踪；模式控制电路的信号输出端连接asic芯片10的mode管脚，芯片外围的低电压保护及安全调修电路100的第一信号输入端101连接mode管脚，第二信号输入端102连接芯片的vdd管脚，当asic芯片10的mode管脚的输入电压低于预设的阈值电压时，asic芯片10控制功率优化器1运行在安全工作模式下，当asic芯片10的mode管脚的输入电压达到预设的阈值电压时，asic芯片10恢复功率优化器1运行在mppt工作模式；驱动控制电路包括逻辑控制单元、第一驱动单元和第二驱动单元，逻辑控制单元的第一输入端连接模式控制电路的信号输出端，第二输入端连接最大功率跟踪单元的信号输出端，第一输出端和第二输出端分别连接第一驱动单元、第二驱动单元的信号输入端，第一驱动单元和第二驱动单元的信号输出端分别连接asic芯片10的hd-driver管脚和ld-driver管脚，驱动控制电路用于根据预设的控制逻辑控制第一开关20、第二开关30的通断。
35.本发明提供的应用于光伏发电系统中的自动快速控制电压安全的方法在上述阐述光伏优化装置自动快速控制电压安全的原理中已作了详细说明，不再赘述。
36.本发明还提供了一种光伏发电系统，该光伏发电系统中设置有上述的自动快速控制电压安全的光伏优化装置。
37.需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本技术说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。