关断电路、关断器及光伏组件关断系统的制作方法

1.本实用新型涉及光伏系统的技术领域，具体地，涉及一种关断电路、关断器及光伏组件关断系统。


背景技术：

2.由于太阳能的可再生性和清洁性,光伏并网发电技术得以快速发展。目前,光伏系统通常是多个光伏组件串联形成组串,然后接入逆变器实现直流转换为交流而并网。
3.公开号为cn109638786a的中国发明专利文献公开了一种光伏组件关断保护电路及组件关断器，包括：电流检测电路，用于对与组件关断器连接的光伏组件的输出电流进行检测，生成电流检测信号；输入端与电流检测电路的输出端连接的倒灌检测电路，用于当根据电流检测信号确定光伏组件进入倒灌状态时，生成倒灌信号；输入端与倒灌检测电路的输出端连接、输出端与组件关断器内的开关管的控制端连接的倒灌控制电路，用于在接收到倒灌信号后控制开关管导通。
4.如图1和图2所示，通过mos管开启和关断光伏组件的电压输出，但是传统方案的电流回路是下一个关断器的输出线out+经过输出线out-，再经过电感l1，开关q1，之后经过输入线in-，通过光伏组件之后经过关断器输入线in+，再经关断器输出线连接到下一个关断器的输出线out-。
5.针对上述中的相关技术，发明人认为整个回路包含了关断电路的两根输入线和两根输出线损耗，线缆损耗很大，关断电路带来的损耗较大。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种关断电路、关断器及光伏组件关断系统。
7.根据本实用新型提供的一种关断电路，包括主电路；
8.所述主电路包括第一电容c1、开关q、二极管d、第二电容c2和电感l；
9.所述第一电容c1的一端为所述主电路的第一输入端；且所述第一电容c1的一端分别连接二极管d的负极和第二电容c2的一端；
10.所述第一电容c1的另一端为所述主电路的第二输出端，且所述第一电容c1的另一端连接所述开关q的一端；
11.所述开关q的另一端分别连接所述二极管d的正极、所述第二电容c2的另一端以及所述电感l的一端；
12.所述电感l的另一端分别为所述主电路的第一输出端和第二输入端。
13.优选的，所述主电路还包括第一输入线in+、第二输入线in-、第一输出线out+和第二输出线out-；
14.所述第一输入端连接所述第一输入线in+；
15.所述第二输入端连接所述第二输入线in-；
16.所述第一输出端连接所述第一输出线out+；
17.所述第二输出端连接所述第二输出线out-。
18.优选的，当关断电路相互连接时，相邻所述主电路之间的第一输出端和第一输入端，通过连接的所述第一输出线out+和所述第一输入线in+相互连接。
19.优选的，所述第一电容c1为输入滤波电容。
20.优选的，所述电感l为plc电感。
21.根据本实用新型提供的一种关断器，包括关断电路和壳体，所述关断电路设置在所述壳体中。
22.根据本实用新型提供的一种光伏组件关断系统，包括多个光伏组件、逆变器和多个关断器；所述光伏组件和所述关断器一一对应设置；
23.首个所述光伏组件的正极分别连接首个所述主电路的第一输入端和所述逆变器的一端；
24.其余所述光伏组件的正极连接与上一个所述光伏组件对应的所述主电路的第二输入端；
25.所述光伏组件的负极连接对应所述主电路的第二输出端；
26.相邻所述主电路之间的第一输入端和第一输出端相互连接；
27.末尾所述主电路的第二输入端连接所述逆变器的另一端。
28.优选的，所述关断器可拆卸设置。
29.优选的，末尾所述关断器的所述第一输出线in+连接有堵头。
30.优选的，所述第一输入线in+、所述第二输入线in-、所述第一输出线out+和所述第二输出线out-为电缆线。
31.与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
32.1、本实用新型通过采用新的关断电路结构应用在光伏组件关断系统中，解决了光伏线缆带来的损耗问题，实现关断电路高效率工作；
33.2、本实用新型通过相邻所述主电路之间的第一输出端和第一输入端，通过连接的所述第一输出线out+和所述第一输入线in+相互连接，采用新的安装方式应用在光伏组件关断系统中，无需配备延长线，解决了光伏线缆带来的损耗问题，三分体组件安装困难问题，实现关断电路安装便捷，高效率工作；
34.3、本实用新型采用新的主电路拓扑结构方案实现关断器只有开关管，plc电感串联在回路中，实现光伏组件关断系统高效率；
35.4、本实用新型采用信号电路的结构对主电路中的开关管进行开启或关断，使其关断电路更加便捷和安全。
附图说明
36.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
37.图1为传统方案整体的系统示意图；
38.图2为传统方案关断器的关断电路示意图；
39.图3为本实用新型关断器的关断电路中主电路的示意图；
40.图4为本实用新型为突出显示关断电路中信号电路的示意图；
41.图5为本实用新型光伏组件关断系统的示意图；
42.图6为本实用新型光伏组件关断系统的局部电路示意图。
具体实施方式
43.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
44.本实用新型实施例一公开了一种关断电路，如图3所示，包括主电路。主电路包括第一输入线in+、第二输入线in-、第一输出线out+、第二输出线out-、第一电容c1、开关q(开关管)、二极管d、第二电容c2和电感l。第一电容c1的一端为主电路的第一输入端；且第一电容c1的一端分别连接二极管d的负极和第二电容c2的一端；第一电容c1的另一端为主电路的第二输出端，且第一电容c1的另一端连接开关q的一端；开关q的另一端分别连接二极管d的正极、第二电容c2的另一端以及电感l的一端；电感l的另一端分别为主电路的第一输出端和第二输入端。第一输入端连接第一输入线in+；第二输入端连接第二输入线in-；第一输出端连接第一输出线out+；第二输出端连接第二输出线out-。
45.当关断电路相互连接时，相邻主电路之间的第一输出端和第一输入端，通过连接的第一输出线out+和第一输入线in+相互连接。传统方案中，如果组件是三分体组件，组件的输出线缆很短，关断电路输入线还需要配延长线，这样成本增加，安装麻烦。通过相邻主电路之间的第一输出端和第一输入端，通过连接的第一输出线out+和第一输入线in+相互连接，采用新的安装方式应用在光伏组件关断系统中，解决了光伏线缆带来的损耗问题，三分体组件安装困难问题，实现关断电路安装便捷，高效率工作。
46.第一电容c1为输入滤波电容。电感l为plc电感。第二电容c2为输出电容。二极管d为续流二极管。主电路控制光伏组件的开启和关断。第一电容c1跨接于第一输入线in+和第二输出线out-两端，开关q和电感l串联后分别与第二输出线out-与第二输入线in-相连，开关q一端与第二输出线out-相连，开关q另一端与电感l一端相连，电感l另一端与第二输入线in-相连，二极管d和输出电容c2并联，二极管d阳极与开关q及电感l串联点相连，二极管d阴极与第一输入线in+相连，第一输出线out+与第二输入线in-相连。
47.主电路通过开关q实现开启和关断功能，通过电感l实现plc信号的采集，二极管d为关断器提供续流回路，第一电容c1为输入滤波电容，避免开关q关断时出现很高的电压尖峰，第二电容c2作用为关断器关断时为plc信号提供回路。
48.在实施例一的基础上，本发明实施例二还公开了一种关断电路，如图4所示，该关断电路还包括信号电路。信号电路对主电路进行开启和关断。信号电路的输入端连接电感l的两端。信号电路的输出端连接开关q。信号电路的输入端为信号耦合及放大电路的输入，信号电路的输出端为开关管驱动电路的输出。开关管驱动电路包括普通三极管搭建的驱动电路。信号电路包括信号耦合及放大电路(plc信号解耦及放大电路)、比较输出脉冲信号电路、cpu，脉冲整流电路、开关管驱动电路。信号耦合及放大电路的输入分别与电感l的一端和另一端连接，信号耦合及放大电路的输入分别与主电路的电感l的两端相连，信号耦合及
放大电路的输出和比较输出脉冲信号电路输入相连，比较输出脉冲信号电路的输出分别连接cpu的cap口和脉冲整流电路的输入，cpu的io口的输出与开关管驱动电路的第一输入使能引脚en1相连，脉冲整流电路输出与开关管驱动电路的第二输入使能引脚en2相连，开关管驱动电路输出控制开关q的开通与关断。信号耦合及放大电路使用运放和电容实现解耦放大。cpu型号为nuvoton(新唐)的ms51fb9ae。比较输出脉冲信号电路用比较器实现。脉冲整流电路为普通二极管整流。信号电路控制开关q；主电路根据控制的开关q能够控制待连光伏组件的开启和关断。
49.在实施例一或实施例二的基础上，本实用新型实施例三还公开了一种关断电路控制方法，如图3和图4所示，包括如下步骤：信号耦合放大步骤：采集并放大plc信号。比较输出步骤：将plc信号转化为方波信号。判断步骤：根据方波信号得到判断结果。判断步骤包括如下步骤：cpu步骤：采集方波信号，解析方波信号是否为开启信号，若开启信号正确，则产生第一使能信号；若开启信号不正确，则不产生第一使能信号；脉冲整流步骤：将方波信号转换为直流信号，若直流信号满足第一预定条件，则产生第二使能信号，若直流信号不满足第二预定条件，则不产生第二使能信号。开关管控制步骤：根据判断结果控制开关q的开通与关断。若第一使能信号和第二使能信号都产生，控制开关q的开通；若第一使能信号和第二使能信号仅有一个产生或者都不产生，则控制开关q的关断。
50.信号耦合及放大电路用于采集plc信号并放大到需要的值；比较输出脉冲信号电路作用是将plc信号转化为方波信号；cpu采集方波信号，解析信号是否是开启信号，信号正确使能开关管驱动，关断器开启，信号不正确则一段时间后关闭开关管驱动，关断器不工作。脉冲整流电路：是将方波信号转换为直流信号，用于使能开关管驱动；开关管驱动电路：用于驱动开关管。
51.信号电路实现硬件电路和cpu双冗余控制，解耦放大plc信号之后再通过比较器近似方波信号，一路输入到cpu的cap口，另外一路输入到脉冲整流电路，cpu将采集到的脉冲信号频率(例如131k和143k)是否符合要求，从而控制关断器开关管的开启与关断；脉冲整流电路是将脉冲信号转换为直流电压，当直流电压高于第一预设值(大于1.5v使能)时，使能开关管开启，当直流电压低于第二预设值(小于0.7v不使能)时，禁止开关q的开关，即关闭开关q；只有cpu和脉冲整流电路都使能时，开关管才开启，否则开关管关闭，这样就实现了开关管的双冗余控制，安全性好，可靠性高。
52.在实施例一或实施例二的基础上，本实用新型实施例四还公开了一种关断器，如图5和图6所示，包括关断电路和壳体，关断电路设置在壳体中。
53.在实施例四的基础上，本实用新型实施例还公开了一种光伏组件关断系统，如图5和图6所示，包括多个光伏组件pv、逆变器、信号控制器(plc信号控制器)和多个关断器；光伏组件和关断器一一对应设置。
54.首个光伏组件的正极分别连接首个主电路的第一输入端和逆变器的一端；其余光伏组件的正极连接与上一个光伏组件对应的主电路的第二输入端；光伏组件的负极连接对应主电路的第二输出端；相邻主电路之间的第一输入端和第一输出端相互连接；末尾主电路的第二输入端连接逆变器的另一端。
55.关断器可拆卸设置。关断器的第一输入端in+和关断器的第二输入端in-均设置有公头，关断器的第一输出线out+和关断器的第二输出线out-均设置有母头。首个光伏组件
的正极设置有一母转二公接头，其余光伏组件的正极设置有公头，光伏组件的负极设置有母头。逆变器的一端设置有母头，逆变器的另一端设置有公头。首个光伏组件的正极的一母转二公接头分别连接首个关断器的第一输入线in+的母头和逆变器的一端的母头，其余光伏组件的正极的公头分别连接与上一个光伏组件对应的关断器的第二输入线in-的母头。n表示个数。
56.光伏组件的负极的母头分别连接对应关断器的第二输出线out-的公头。相邻关断器之间的第一输入线in+的母头和第一输出线out+的公头连接。末尾关断器的第一输出线out+连接有堵头(使用防水堵头堵住)或者连接公头，此公头和一母头连接。防水堵头为mc4防水堵头。逆变器的另一端的公头连接末尾关断器的第二输入端in-的母头。公头和母头根据光伏组件关断系统的连接结构相互插接，一母转二公接头根据光伏组件关断系统的连接结构与对应的母头相互插接。
57.第一输入线in+连接上一个关断器的第一输出线out+，即前一个组件的输出正极，第二输出线out-连接前一个光伏组件的负极，这样关断器的第一输入线in+和第二输出线out-就分别为前一个组件的正极和负极，它给整个关断器提供电源，二极管d为该组件提供续流回路，开关q能够起到开启和关断该组件的作用。第二输入线in-连接下一个组件的正极，这样两个组件之间的电流回路就是第二输入线in-经过电感l，开关q就到第二输出线out-就是上一个光伏组件的负极，不用经过第一输出线out+和第一输入线in+，且关断器是安装在两个组件之间，第二输出线out-和第二输入线in-的光伏线出外壳基本不用延长，针对不同的光伏组件，整个关断器基本没有光伏线缆的损耗，能实现高效率。第一输入线in+、第二输入线in-、第一输出线out+和第二输出线out-为电缆线。
58.传统方案的不足之处就是光伏线缆损耗大，特别是三分体组件，需要外接延长线。新方案改变电路结构，使开关管串联在两个组件之间，没有光伏线缆损耗，效率高。本实用新型采用新的主电路拓扑结构方案实现关断器只有开关管，plc电感串联在回路中，实现系统高效率，且信号电路采用en1和en2双使能开关管驱动，实现高可靠性。
59.光伏组件接收能量，并将能量输出到逆变器；关断器连通或关断光伏组件输出能量；逆变器将能量逆变到电网；信号控制器控制关断器的开启与关断。光伏组件是输入，关断器用来切断光伏组件输出，逆变器是将光伏组件的能量逆变到电网，控制器是发送plc信号用来进行关断器的开启与关断。plc信号通过磁环耦合到光伏线缆进行传输。
60.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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技术和简化描述，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，因此不能理解为对本技术的限制。
61.以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。