智能负荷开关及光伏系统的制作方法

1.本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种智能负荷开关及光伏系统。


背景技术：

2.组串式逆变器直流输入侧通常采用电池组串汇流的形式节约成本，然而随着电源组件输出功率越来越大，也就意味着逆变器直流输入侧的电流越来越大。当某些电源组件出现短路或者反接故障时，线缆通过大电流，极易导致线缆老化发热，甚至引起火灾。现有的光伏系统中，通常为直流输入侧设置一个负荷开关，然而需要通过电力系统中的控制器给出动作信号，负荷开关才会发生脱扣动作，因此存在电力系统中的控制器一旦失效，负荷开关则不能脱扣动作的问题，导致负荷开关和电力系统长期大电流通过，线缆老化发热，甚至起火的风险。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种智能负荷开关，旨在解决现有的负荷开关安全性较差的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的智能负荷开关，包括：
5.电源输入端，用于接入电源组件；
6.电源输出端，用于接入电力系统；
7.开关电路，所述开关电路串联设置在所述电源输入端与所述电源输出端之间，所述开关电路用于在导通时，控制所述电源输入端与所述电源输出端电连接；
8.参数检测电路，所述参数检测电路的检测端与所述电源输入端和/或所述开关电路连接，所述参数检测电路用于检测所述电源输入端和/或所述开关电路的参数信息，并输出对应的参数检测信号；
9.控制电路，所述控制电路的接收端与所述参数检测电路的输出端连接，所述控制电路的控制端与所述开关电路的受控端连接，所述控制电路用于在接收到参数检测信号时，输出对应的控制信号，以控制所述开关电路导通/关断。
10.可选地，所述参数检测电路包括电流检测电路、温度检测电路及电压检测电路中的任意一种或者多种组合；其中，
11.所述电流检测电路的检测端与所述电源输入端连接，所述电流检测电路用于检测所述电源输入端的电流，并输出对应的电流检测信号；
12.所述电压检测电路的检测端与所述电源输入端连接，所述电压检测电路用于检测所述电源输入端的电压，并输出对应的电流检测信号；
13.所述温度检测电路的检测端与所述开关电路连接，所述温度检测电路用于检测所述开关电路的温度，并输出对应的温度检测信号。
14.可选地，所述电源输入端包括：
15.正极输入端，用于接入电源组件的正极；
16.负极输入端，用于接入电源组件的负极；
17.所述参数检测电路的检测端与所述正极输入端和/或所述负极输入端连接，所述参数检测电路用于检测所述正极输入端和/或所述负极输入端的参数信息，并输出对应的参数检测信号至所述控制电路。
18.可选地，所述电源输入端包括正极输入端及负极输入端，所述正极输入端用于接入多个并联设置的电源组件的正极端连接，所述负极输入端用于接入多个并联设置的电源组件的负极端连接；
19.所述参数检测电路具有第一检测端，所述参数检测电路的第一检测端与所述正极输入端连接，所述参数检测电路用于检测所述正极输入端的总参数信息，并输出对应的总参数检测信号至所述控制电路。
20.可选地，所述参数检测电路还具有第二检测端，所述参数检测电路的第二检测端用于与多个所述并联设置的电源组件中任意一个的正极端连接，所述参数检测电路还用于检测多个所述并联设置的电源组件中任意一个的分参数信号，并输出对应的分参数检测信号至所述控制电路。
21.可选地，所述参数检测电路还具有第三检测端，所述参数检测电路的第三检测端用于与多个所述并联设置的电源组件中任意一个的负极端连接，所述参数检测电路还用于检测多个所述并联设置的电源组件中任意一个的分参数信号，并输出对应的分参数检测信号至所述控制电路。
22.可选地，所述电源输入端及电源输出端的数量为多个，每一所述电源输入端用于接入一电源组件，多个所述电源输出端均用于接入电力系统；
23.所述开关电路具有多个开关支路，每一所述开关支路串联设置于一所述电源输入端与一所述电源输出端之间，每一所述开关支路的受控端与所述控制电路的控制端连接；
24.所述参数检测电路具有多个检测支路，每一所述检测支路的检测端与一所述电源输入端连接，所述检测支路用于检测所述电源输入端的参数信息，并输出对应的参数检测信号至所述控制电路；
25.所述控制电路用于根据任意一路检测支路输出的参数检测信号，控制所有的开关支路导通/关断。
26.可选地，所述控制电路还与所述电力系统通讯连接，所述控制电路还用于在接收到所述电力系统输出的控制信号时，控制所述开关电路导通/关断。
27.可选地，所述控制电路包括：
28.控制器，所述控制器与所述参数检测电路的输出端连接，所述控制器用于根据所述参数检测信号，输出对应的脱扣控制信号；
29.脱扣器，所述脱扣器的受控端与所述控制器连接，所述脱扣器与所述开关电路联动设置，所述脱扣器用于在接收到脱扣控制信号时导通，以控制所述开关电路关断。
30.本实用新型还提出一种光伏系统，所述光伏系统包括电源组件、电力系统及上述的智能负荷开关。
31.本实用新型通过在智能负荷开关内设置参数检测电路及控制电路，在智能负荷开关内部即可检测参数信息，并根据参数信息对开关电路进行相应的控制，无需接受电力系统发出的控制信号即可对开关电路进行智能控制，能够在参数异常，如电流、电压及温度异
常时及时控制开关电路关断，避免了因电力系统中控制器失效而导致的安全问题，解决了现有的负荷开关安全性较差的问题。
附图说明
32.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
33.图1为本实用新型智能负荷开关一实施例的功能模块示意图；
34.图2为本实用新型智能负荷开关一实施例的电路结构示意图；
35.图3为本实用新型智能负荷开关另一实施例的电路结构示意图；
36.图4为本实用新型智能负荷开关又一实施例的电路结构示意图；
37.图5为本实用新型智能负荷开关再一实施例的电路结构示意图；
38.图6为本实用新型智能负荷开关一实施例的电路结构示意图。
39.附图标号说明：
40.标号名称标号名称10开关电路pv1～pvn电源组件20参数检测电路ct1～ctn参数检测电路的检测端30控制电路
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41.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
42.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
44.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
45.本实用新型提出一种智能负荷开关。
46.目前，现有的光伏系统中，通常为直流输入侧设置一个负荷开关，然而需要通过电力系统中的控制器给出动作信号，负荷开关才会发生脱扣动作，因此存在电力系统中的控制器一旦失效，负荷开关则不能脱扣动作的问题，导致负荷开关和电力系统长期大电流通
过，线缆老化发热，甚至起火的风险。
47.为解决上述问题，参照图1至图6，在一实施例中，所述智能负荷开关包括：
48.电源输入端，用于接入电源组件pv；
49.电源输出端，用于接入电力系统；
50.开关电路10，所述开关电路10串联设置在所述电源输入端与所述电源输出端之间，所述开关电路10用于在导通时，控制所述电源输入端与所述电源输出端电连接；
51.参数检测电路20，所述参数检测电路20的检测端与所述电源输入端和/或所述开关电路10连接，所述参数检测电路20用于检测所述电源输入端和/或所述开关电路10的参数信息，并输出对应的参数检测信号；
52.控制电路30，所述控制电路30的接收端与所述参数检测电路20的输出端连接，所述控制电路30的控制端与所述开关电路10的受控端连接，所述控制电路30用于在接收到参数检测信号时，输出对应的控制信号，以控制所述开关电路10导通/关断。
53.在本实施例中的智能负荷开关可以应用于光伏系统、储能系统或其他系统中，例如，当本实用新型的智能负荷开关应用于光伏系统时，电源组件pv则为光伏组件，当本实用新型的智能负荷开关应用于储能系统时，电源组件pv则为储能电池。开关电路10可以选用断路器、继电器、mos管等开关器件组成，以控制电源输入端与电源输出端之间通路的导通或关断。优选地，开关电路10可以选用机械开关来实现，采用机械开关来控制电源输入端与电源输出端之间通路的导通或关断，符合国家安全规范，并且能够进一步提高智能负荷开关的安全性。参数检测电路20可以选用温度传感器、电压传感器及电流传感器等，以实现电源输入端的电流检测、电压检测，以及开关电路10中开关的温度检测等，参数检测电路20可以集成在智能负荷开关内部，也可以设置在智能负荷开关外部，例如可以集成在电力系统的pcb板上。控制电路30可以选用单片机、fpga、cpld等微处理器来实现，控制电路30能够根据参数检测电路20输出的参数检测信号，实现对开关电路10导通状态的控制。
54.可以理解的是，当开关电路10导通时，电源组件pv输出工作电源至电力系统，电力系统中通常具有对应的电流检测模块及控制器，用于检测电源组件pv输出的电流并根据检测获取的电流控制开关电路10的导通或关断，但电力系统中的控制器一旦失效，开关电路10则无法主动关断，导致开关电路10和电力系统长期大电流通过，线缆老化发热，甚至起火的风险。因此，本技术在智能负荷开关中增加了参数检测电路20及控制电路30，控制电路30能够根据参数检测电路20输出的电流检测信号，实现对开关电路10导通状态的控制。
55.具体地，当开关电路10导通时，电源组件pv输出工作电源至电力系统，参数检测电路20检测电源输入端或开关电路10的参数信息，如电流、电压及温度等，并输出对应的参数检测信号至控制电路30，控制电路30则根据获取的参数检测信号确定流经开关电路10的实时电流、电源输入端的电压及开关的温度等参数。其中，当电流值大于第一预设电流值时，第一预设电流值可以根据实际的使用场景进行设置，如此，则可以判断此时过流，控制电路30则控制开关电路10关断，使得电源组件pv停止输出工作电源至电力系统。当电流值小于第二预设值时，第二预设值可设置为零，如此，则可以判断此时电源组件pv反接从而产生了反向电流，控制电路30则控制开关电路10关断，实现了反接保护。同理，参数检测电路20还可以选用温度传感器及电压传感器等，以实现温度检测与电压检测，并使控制电路30根据温度检测与电压检测结果控制开关电路10导通或关断，更可靠地保护负荷开关本体以及电
力系统。
56.本实用新型通过在智能负荷开关内设置参数检测电路20及控制电路30，在智能负荷开关内部即可检测参数信息，并根据参数信息对开关电路10进行相应的控制，无需接受电力系统发出的控制信号即可对开关电路10进行智能控制，能够在参数异常，如电流、电压及温度异常时及时控制开关电路10关断，以断开电源输入端与电源输出端的连接，从而控制电源组件pv停止向电力系统供电，避免了因电力系统中控制器失效而导致的安全问题，提高了智能负荷开关的安全性和可靠性。
57.参照图1至图6，在一实施例中，所述参数检测电路20包括电流检测电路、温度检测电路及电压检测电路中的任意一种或者多种组合；其中，
58.所述电流检测电路的检测端与所述电源输入端连接，所述电流检测电路用于检测所述电源输入端的电流，并输出对应的电流检测信号；
59.所述电压检测电路的检测端与所述电源输入端连接，所述电压检测电路用于检测所述电源输入端的电压，并输出对应的电流检测信号；
60.所述温度检测电路的检测端与所述开关电路10连接，所述温度检测电路用于检测所述开关电路10的温度，并输出对应的温度检测信号。
61.在本实施例中，电流检测电路选用霍尔传感器等电流传感器，或利用采样电阻采集电流实现对电源输入端电流的检测，电压检测电路可以选用分压电阻来实现对电源输入端电压的检测，温度检测电路则可以选用温度传感器，或开关电路10中的开关可以选用带温度检测的温控开关来实现对开关电路10的温度检测。参数检测电路20可以包括电流检测电路、温度检测电路及电压检测电路中的任意一种或者多种组合，例如，可以仅设置霍尔传感器来检测电流，或者仅设置分压电阻来检测电压，又或者可以设置霍尔传感器及温度传感器来检测电流和温度，也可以设置霍尔传感器和分压电阻来检测电流和电压，又或者是霍尔传感器、分压电阻及温度传感器同时设置，以同时检测电流、电压及温度，从而实现多方位的监控保护。
62.还可以包括其他检测电路等，以进行多方位的监测控制。如此，当开关电路10导通时，电源组件pv输出工作电源至电力系统，电流检测电路及电压检测电路检测电源输入端的实时电流及实时电压，温度检测电路则检测开关电路10中开关的温度，并输出对应的检测信号至控制电路30，使得控制电路30根据获取的检测信号确定流经开关电路10的实时电流、电源输入端的电压及开关的温度等。当控制电路30根据检测信号确定电流、电压或温度异常时，则控制开关电路10关断，实现对系统的安全保护。例如，当电流值大于第一预设电流值时，第一预设电流值可以根据实际的使用场景进行设置，如此，则可以判断此时过流，控制电路30则控制开关电路10关断，使得电源组件pv停止输出工作电源至电力系统。当电流值小于第二预设值时，第二预设值可设置为零，如此，则可以判断此时电源组件pv反接从而产生了反向电流，控制电路30则控制开关电路10关断，实现了反接保护。
63.本实用新型通过在智能负荷开关内设置参数检测电路20，在智能负荷开关内部即可检测电流、电压及温度等参数信息，并根据参数信息对开关电路10进行相应的控制，无需接受电力系统发出的控制信号即可对开关电路10进行智能控制，能够在参数异常时及时控制开关电路10关断，避免了因电力系统中控制器失效而导致的安全问题，提高了智能负荷开关的安全性和可靠性。
64.参照图1至图6，在一实施例中，所述电源输入端包括正极输入端及负极输入端，分别用于接入电源组件pv的正极及负极；
65.所述参数检测电路20的检测端与所述正极输入端和/或所述负极输入端连接，所述参数检测电路20用于检测所述正极输入端和/或所述负极输入端的参数信息，并输出对应的参数检测信号至所述控制电路30。
66.在本实施例中，电源输入端可分为正极输入端及负极输入端，对应地，电源输出端也可以分为正极输入端及负极输入端，开关电路10中则可以具有两个开关或两个开关支路，以控制对应的输入端与输出端之间的通路的导通或关断。参数检测电路20的检测端可以与正极输入端或所述负极输入端连接，参照图2，图2为智能负荷开关一实施例的电路结构示意图，图中的参数检测电路20选用了电流检测电路来实现，参数检测电路20的检测端与正极输入端连接，用于检测接入的电源组件pv的正极输出电流，以使控制电路30根据检测的电流参数，控制开关电路10的导通或关断。参数检测电路20的检测端还可以为两个，参照图3，图3为智能负荷开关一实施例的电路结构示意图，图中的参数检测电路20选用了电流检测电路来实现，参数检测电路20的检测端分别与正极检测端及负极输入端连接，用于检测正极电流及负极电流，如此，不仅能够使控制电路30根据检测的电流参数，判断电源组件pv的输出电流是否正常，还能够通过电源组件pv的正负极电流来判断电源组件pv的工作状态，从而控制开关电路10的导通或关断。可以理解的是，参数检测电路20还可以包括电压检测电路，此时电压检测电路可以选用分压电阻设置在正极输入端及负极输入端之间，用于检测电源组件pv输出的电压，以使控制电路30根据检测的电压参数，控制开关电路10的导通或关断。
67.参照图1至图6，在一实施例中，所述电源输入端包括正极输入端及负极输入端，所述正极输入端用于接入多个并联设置的电源组件pv的正极端连接，所述负极输入端用于接入多个并联设置的电源组件pv的负极端连接；
68.所述参数检测电路20具有第一检测端，所述参数检测电路20的第一检测端与所述正极输入端连接，所述参数检测电路20用于检测所述正极输入端的总参数信息，并输出对应的总参数检测信号至所述控制电路30。
69.在本实施例中，正极输入端及负极输入端均与多个电源组件pv连接，也即电源输入端用于接入并联设置的多个电源组件pv。参照图4，图4为智能负荷开关一实施例的电路结构示意图，图中的参数检测电路20选用了电流检测电路来实现，参数检测电路20的第一检测端与正极输入端连接，用于检测两个电源组件pv的总输出电流，以使控制电路30根据检测的电流参数，控制开关电路10的导通或关断。可以理解的是，参数检测电路20还可以包括电压检测电路，此时电压检测电路可以选用分压电阻设置在正极输入端及负极输入端之间，用于检测电源组件pv输出的电压，以使控制电路30根据检测的电压参数，控制开关电路10的导通或关断。
70.可选地，所述参数检测电路20还具有第二检测端，所述参数检测电路20的第二检测用于与多个所述并联设置的电源组件pv中任意一个的正极端连接，所述参数检测电路20还用于检测多个所述并联设置的电源组件pv中任意一个的分参数信号，并输出对应的分参数检测信号至所述控制电路30。
71.在一实施例中，参数检测电路20的第二检测端与多个并联设置的电源组件pv中任
意一个的正极端连接，也即用于检测多个电源组件pv其中一个的正极输出电流。参照图4，图4为智能负荷开关一实施例的电路结构示意图，图中的参数检测电路20选用了电流检测电路来实现，参数检测电路20的第二检测端与两个电源组件pv中的一个连接。如此，不仅可以检测其中一个电源组件pv的电流，还可以通过将将第一检测端的总电流与第二检测端的分电流相减得到另一个电源组件pv的输出电流。参数检测电路20的第二检测端还可以为多个，与多个电源组件pv连接，例如，三个电源组件pv并联设置，参数检测电路20可以仅与其中一个电源组件pv的正极端连接，也可以与两个电源组件pv的正极端连接。如此，不仅可以检测两个电源组件pv的输出电流，还可以通过将第一检测端的总电流与两个第二检测端的分电流相减得到剩余一个电源组件pv的输出电流，通过设置三个检测端即可实现四种电流的检测，在任意一个电源组件pv的输出电流异常时，控制电路30能够及时地控制开关电路10关断，实现了对系统的安全保护。
72.可选地，所述参数检测电路20还具有第三检测端，所述参数检测电路20的第三检测端用于与多个所述并联设置的电源组件pv中任意一个的负极端连接，所述参数检测电路20还用于检测多个所述并联设置的电源组件pv中任意一个的分参数信号，并输出对应的分参数检测信号至所述控制电路30。
73.在另一实施例中，参数检测电路20的第三检测端与多个并联设置的电源组件pv中任意一个的负极端连接，也即用于检测多个电源组件pv其中一个的负极输出电流。同理，参数检测电路20的第三检测端还可以为多个，与多个电源组件pv连接，例如，三个电源组件pv并联设置，参数检测电路20可以仅与其中一个电源组件pv的负极端连接，也可以与两个电源组件pv的负极端连接。如此设置，使得参数检测电路20不仅能检测正极端的电流参数，还能够检测负极端的电流参数，使得参数检测电路20能够更加全面地检测电源输入端的电流状态，使得控制电路30能够及时根据检测信号控制开关电路10关断，实现了对系统的安全保护。
74.参照图1至图6，在一实施例中，所述电源输入端及电源输出端的数量为多个，每一所述电源输入端用于接入一电源组件pv，多个所述电源输出端均用于接入电力系统；
75.所述开关电路10具有多个开关支路，每一所述开关支路串联设置于一所述电源输入端与一所述电源输出端之间，每一所述开关支路的受控端与所述控制电路30的控制端连接；
76.所述参数检测电路20具有多个检测支路，每一所述检测支路的检测端与一所述电源输入端连接，所述检测支路用于检测所述电源输入端的参数信息，并输出对应的参数检测信号至所述控制电路30；
77.所述控制电路30用于根据任意一路检测支路输出的参数检测信号，控制所有的开关支路导通/关断。
78.参照图5，图5为智能负荷开关一实施例的电路结构示意图，电源组件pv的数量为多个，对应地，智能负荷开关中的电源输入端及电源输出端也为多个，开关电路10则具有多个开关支路，用于控制多个电源输入端及电源输出端之间通路的导通或关断。同理，参数检测电路20也具有多个检测支路，用于检测多个电源输入端的实时电流及实时电压，以及多个开关支路中开关管的实时温度，以使控制电路30根据任意一路检测支路输出的参数检测信号，控制所有的开关支路导通/关断。换而言之，当控制电路30根据多个参数检测信号判
断任意一路开关支路存在异常，如电流异常、电压异常及温度异常等时，则控制所有的开关支路关断，断开与多个电源组件pv的连通，以实现对光伏系统的断电保护。
79.参照图1至图6，在一实施例中，所述控制电路30还与所述电力系统通讯连接，所述控制电路30还用于在接收到所述电力系统输出的控制信号时，控制所述开关电路10导通/关断。
80.可以理解的是，电力系统中通常具有对应的电流检测模块及控制器，用于检测电源组件pv输出的电流并根据检测获取的电流控制开关电路10的导通或关断。因此，参照图6，图6为智能负荷开关一实施例的电路结构示意图，控制电路30还用于接收来自电力系统的控制信号，并根据电力系统输出的控制信号控制开关电路10导通或关断，从而完成电力系统的控制指令。如此，控制电路30不仅可以根据参数检测电路20输出的参数检测信号控制开关电路10的导通或关断，还可以根据电力系统输出的控制信号控制开关电路10的导通或关断，实现了双重的判断及保护，提高了智能负荷开关的安全性。
81.参照图1至图6，在一实施例中，所述控制电路30包括：
82.控制器，所述控制器与所述参数检测电路20的输出端连接，所述控制器用于根据所述参数检测信号，输出对应的脱扣控制信号；
83.脱扣器，所述脱扣器的受控端与所述控制器连接，所述脱扣器与所述开关电路10联动设置，所述脱扣器用于在接收到脱扣控制信号时导通，以控制所述开关电路10关断。
84.在本实施例中，控制电路30由控制器及脱扣器组成，其中，开关电路10中的开关管可以选用微断路器来实现，并将微断路器与脱扣器联动设置，如此，当脱扣器上电导通时，能够带动开关电路10中的微断路器关断，使得电源输入端与电源输出端断开连接。控制器可以选用单片机、fpga、cpld等微处理器来实现，控制器能够根据参数检测电路20输出的参数检测信号，确定电源组件pv及开关电路10的实时状态，如实时电流、实时电压及实时温度等参数，并在根据参数信息确定电源组件pv及开关电路10异常时，控制脱扣器导通，使得脱扣器带动开关电路10关断，从而实现了对系统的多方位保护，提高了智能负荷开关的安全性和实用性。
85.本实用新型还提出一种光伏系统，该光伏系统包括电源组件pv、电力系统及上述的智能负荷开关，该智能负荷开关的具体结构参照上述实施例，由于本光伏系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
86.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。