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CN117526848A - 光伏关断器保护系统、方法以及光伏设备 - Google Patents

光伏关断器保护系统、方法以及光伏设备 Download PDF

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CN117526848A
CN117526848A CN202311487809.7A CN202311487809A CN117526848A CN 117526848 A CN117526848 A CN 117526848A CN 202311487809 A CN202311487809 A CN 202311487809A CN 117526848 A CN117526848 A CN 117526848A
Authority
CN
China
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subunit
signal
coupled
mos tube
photovoltaic
Prior art date
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Pending
Application number
CN202311487809.7A
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English (en)
Inventor
江中亚
付世强
孟令孔
刘涛
邵滨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Sillumin Semiconductor Co ltd
Original Assignee
Shanghai Sillumin Semiconductor Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Shanghai Sillumin Semiconductor Co ltd filed Critical Shanghai Sillumin Semiconductor Co ltd
Priority to CN202311487809.7A priority Critical patent/CN117526848A/zh
Publication of CN117526848A publication Critical patent/CN117526848A/zh
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供的光伏关断器保护系统、方法以及光伏设备中,通过光伏组件的第一端通过第一MOS管分别耦接至旁路二极管的阴极以及正输出端,其第二端分别耦接至旁路二极管的阳极以及负输出端;电流检测子单元的第一端以及第二端分别耦接至第一MOS管的第一端以及第二端,低压电源通过第二开关子单元耦接至正输出端,电压检测子单元的第一端耦接至正输出端的方式,控制子单元在第一MOS管关断发生电流反灌时导通第一MOS管,关断第二开关子单元,以保护第一MOS管;在未发生电流反灌时导通第二开关子单元,并仅在第二信号所表征的电压值大于或等于0时,控制第二开关子单元保持导通,从而避免低压电源输出短路,实现了对快速关断器进行保护,提高了其可靠性。

Description

光伏关断器保护系统、方法以及光伏设备
技术领域
本发明涉及光伏领域,特别是涉及一种光伏关断器保护系统、方法以及光伏设备。
背景技术
为了保证系统运行的安全性,目前的光伏系统往往对每个光伏组件适配相应的快速关断器,快速关断器主要是通过控制位于对应的光伏组件的电源通路上MOS开关管的通断,从而实现电源通路的导通和断开,进而实现对快速关断器状态的控制。
在实际应用中,光伏系统的逆变器往往会连接多个MPPT通道,每个MPPT通道一般会并联有两串组件,每串组件由多个光伏组件串联。在两串组件内的光伏组件数量不一致时,光伏组件串联数量多的组件将会向光伏组件串联数量少的组件里反灌电流,这将导致该反灌电流通过MOS开关管的体二极管向光伏组件流动,在这种情况下,MOS开关管将会产生极高的温度,可能会导致快速关断器着火而引发火灾等严重后果;
同时,快速关断器制造商一般都遵从Sunspec规范。Sunspec规范要求快速关断器处于关断状态时仍然能够输出一个有驱动能力的低压,在每个MPPT通道并联有多串组件的情况下,若组串中存在一光伏组件被旁路,则该光伏组件(如图1所示)的旁路二极管导通,从而该快速关断器的输出电压VSTR+即为该旁路二极管的导通压降(为一负值),这就会导致快速关断器输出的低压与其输出电压VSTR+短路,此时快速关断器的产生功耗较高,可能会导致快速关断器过温失效等严重后果。
因此,如何对快速关断器进行保护,提高其可靠性,已成为业界目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种光伏关断器保护系统、方法以及光伏设备,以解决如何对快速关断器进行保护,提高其可靠性的技术问题
根据本发明的第一方面,提供了一种光伏关断器保护系统,包括若干个并联的光伏组串,每条光伏组串包括若干串联的光伏模块,每个光伏模块包括光伏组件、旁路二极管以及关断单元;所述关断单元包括第一MOS管、控制子单元、电流检测子单元、电压检测子单元、低压电源以及第二开关子单元;
所述光伏组件的第一端耦接至所述第一MOS管的第一端,所述第一MOS管的第二端分别耦接至所述旁路二极管的阴极以及正输出端,所述光伏组件的第二端分别耦接至所述旁路二极管的阳极以及负输出端;
所述电流检测子单元的第一端以及第二端分别耦接至所述第一MOS管的第一端以及第二端,所述电流检测子单元的第三端耦接至所述控制子单元的第一端,所述低压电源通过所述第二开关子单元耦接至所述正输出端,所述电压检测子单元的第一端耦接至所述正输出端,其第二端耦接至所述控制子单元的第二端,所述控制子单元的第三端耦接至所述第一MOS管的控制端,其第四端耦接至所述第二开关子单元的控制端;其中:
所述电流检测子单元用于检测流过所述第一MOS管的电流,并根据检测到的电流输出第一信号至所述控制子单元;其中,所述第一信号用于表征所述检测到的电流的大小;
所述电压检测子单元用于检测所述正输出端的电压,并根据检测到的电压输出第二信号至所述控制子单元;其中,所述第二信号用于表征所述检测到的电压的大小;
所述控制子单元被配置为:
在所述第一MOS管关断时,依据所述第一信号所表征的电流值,判断所述第一MOS管是否发生电流反灌;
若是,则导通所述第一MOS管,关断所述第二开关子单元;
若否,则导通所述第二开关子单元,以控制所述低压电源向外输出第一电压,并依据所述第二信号所表征的电压值,仅在所述第二信号所表征的电压值大于或等于0时,控制所述第二开关子单元保持导通,否则,关断所述第二开关子单元。
可选的,在所述第一MOS管关断时,依据所述第一信号所表征的电流值,判断所述第一MOS管是否发生电流反灌,具体为;
在所述第一MOS管关断时,所述第一信号所表征的电流值等于0,则判断所述第一MOS管没有发生电流反灌;否则,判断所述第一MOS管发生电流反灌。
可选的,所述电流检测子单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第一运算放大器;
所述第一电阻的第一端耦接至所述第一MOS管的第一端,所述第一电阻的第二端分别耦接至所述第一运算放大器的第一输入端以及所述第二电阻的第一端,所述第二电阻的第一端接收一参考电压;所述第三电阻的第一端耦接至所述第一MOS管的第二端,所述第三电阻的第二端分别耦接至所述第一运算放大器的第二输入端以及所述第四电阻的第一端,所述第四电阻的第二端耦接至所述第一运算放大器的输出端,所述第一运算放大器的输出端输出所述第一信号。
可选的,所述电压检测子单元包括第二运算放大器;
所述第二运算放大器的正相输入端耦接至所述正输出端,其反相输出端耦接至所述第二运算放大器的输出端,所述第二运算放大器的输出端输出所述第二信号。
可选的,还包括驱动单元;
所述驱动单元的第一端耦接至所述第一MOS管的控制端,其第二端耦接至所述第一MOS管的第二端,其第三端耦接至所述控制子单元的第三端;
所述驱动单元用于控制所述第一MOS管的通断。
可选的,所述低压电源的输出电流大于10mA,其输出电压大于0.6V。
可选的,所述第二开关子单元包括第二MOS管;
所述第二MOS管的源极耦接至所述低压电源,其漏极耦接至所述正输出端,其栅极耦接至所述控制子单元的第四端。
可选的,所述控制子单元的第五端还接收一开通控制信号,所述开通控制信号包括开通信号以及关断信号;
所述控制子单元还被配置为用于:
依据所述开通控制信号,控制所述第一MOS管的通断,其中:
若所述控制子单元的第五端接收所述开通信号,则控制所述第一MOS管导通;
若所述控制子单元的第五端接收所述关断信号,或所述控制子单元在一设定时间内未解析出所述开通信号,则控制所述第一MOS管关断。
根据本发明的第二方面,提供了一种光伏关断器保护方法,用于对本发明第一方面任一项所述的光伏关断器保护系统进行控制,该方法包括:
检测流过所述第一MOS管的电流,并根据检测到的电流输出第一信号至所述控制子单元;其中,所述第一信号用于表征所述检测到的电流的大小;
检测所述正输出端的电压,并根据检测到的电压输出第二信号至所述控制子单元;其中,所述第二信号用于表征所述检测到的电压的大小;
在所述第一MOS管关断时,依据所述第一信号所表征的电流值,判断所述第一MOS管是否发生电流反灌;
若是,则导通所述第一MOS管,关断所述第二开关子单元;
若否,则导通所述第二开关子单元,以控制所述低压电源向外输出第一电压,并依据所述第二信号所表征的电压值,仅在所述第二信号所表征的电压值大于或等于0时,控制所述第二开关子单元保持导通,否则,关断所述第二开关子单元。
根据本发明的第三方面,提供了一种光伏设备,包括如本发明第一方面所述的光伏关断器保护系统。
本发明提供的一种光伏关断器保护系统、方法以及光伏设备,通过光伏组件的第一端通过第一MOS管分别耦接至旁路二极管的阴极以及正输出端,其第二端分别耦接至旁路二极管的阳极以及负输出端;电流检测子单元的第一端以及第二端分别耦接至第一MOS管的第一端以及第二端,低压电源通过第二开关子单元耦接至正输出端,电压检测子单元的第一端耦接至正输出端的方式,控制子单元在第一MOS管关断发生电流反灌时导通第一MOS管,关断第二开关子单元,以保护第一MOS管;在未发生电流反灌时导通第二开关子单元,并仅在第二信号所表征的电压值大于或等于0时,控制第二开关子单元保持导通,从而避免低压电源输出短路,实现了对快速关断器进行保护,提高了其可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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的介绍,显而易见地,下面描述中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。
图1是现有技术中光伏关断器的构造示意图;
图2是本发明实施例中光伏关断器保护系统构造示意图一;
图3是本发明实施例中光伏关断器保护系统构造示意图二;
图4是本发明另一种实施例中光伏关断器保护系统构造示意图;
图5是本发明又一种实施例中光伏关断器保护系统构造示意图;
图6是本发明再一种实施例中光伏关断器保护系统构造示意图;
图7是本发明实施例中光伏关断器保护方法的流程示意图一;
图8是本发明实施例中光伏关断器保护方法的流程示意图二;
附图标记说明:
10-光伏模块;
D1-旁路二极管;
101-关断单元;
102-光伏组件;
M1-第一MOS管;
1011-控制子单元;
1012-电流检测子单元;
1013-电压检测子单元;
1014-低压电源;
1015-第二开关子单元;
VSTR--负输出端;
VSTR+-正输出端;
1016-驱动单元;
R1-第一电阻;
R2-第二电阻;
R3-第三电阻;
R4-第四电阻;
10121-第一运算放大器;
10131-第二运算放大器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
鉴于现有技术中,存在很难对快速关断器进行保护,提高其可靠性的技术问题。本发明提供了一种光伏关断器保护系统、方法以及光伏设备,通过光伏组件的第一端通过第一MOS管分别耦接至旁路二极管的阴极以及正输出端,其第二端分别耦接至旁路二极管的阳极以及负输出端;电流检测子单元的第一端以及第二端分别耦接至第一MOS管的第一端以及第二端,低压电源通过第二开关子单元耦接至正输出端,电压检测子单元的第一端耦接至正输出端的方式,控制子单元在第一MOS管关断发生电流反灌时导通第一MOS管,关断第二开关子单元,以保护第一MOS管;在未发生电流反灌时导通第二开关子单元,并仅在第二信号所表征的电压值大于或等于0时,控制第二开关子单元保持导通,从而避免低压电源输出短路,实现了对快速关断器进行保护,提高了其可靠性。
请参考图2,本发明实施例提供了一种光伏关断器保护系统,包括若干个并联的光伏组串,每条光伏组串包括若干串联的光伏模块10;
请参考继续图3,每个光伏模块10包括光伏组件102、旁路二极管D1以及关断单元101;所述关断单元101包括第一MOS管M1、控制子单元1011、电流检测子单元1012、电压检测子单元1013、低压电源1014以及第二开关子单元1015;
所述光伏组件102的第一端PV+耦接至所述第一MOS管M1的第一端,所述第一MOS管M1的第二端分别耦接至所述旁路二极管D1的阴极以及正输出端VSTR+,所述光伏组件102的第二端PV-分别耦接至所述旁路二极管D1的阳极以及负输出端VSTR-;
所述电流检测子单元1012的第一端以及第二端分别耦接至所述第一MOS管M1的第一端以及第二端,所述电流检测子单元1012的第三端耦接至所述控制子单元1011的第一端,所述低压电源1014通过所述第二开关子单元1015耦接至所述正输出端VSTR+,所述电压检测子单元1013的第一端耦接至所述正输出端VSTR+,其第二端耦接至所述控制子单元1011的第二端,所述控制子单元1011的第三端耦接至所述第一MOS管M1的控制端,其第四端耦接至所述第二开关子单元1015的控制端;其中:
所述电流检测子单元1012用于检测流过所述第一MOS管M1的电流,并根据检测到的电流输出第一信号至所述控制子单元1011;其中,所述第一信号用于表征所述检测到的电流的大小;
所述电压检测子单元1013用于检测所述正输出端VSTR+的电压,并根据检测到的电压输出第二信号至所述控制子单元1011;其中,所述第二信号用于表征所述检测到的电压的大小;
所述控制子单元1011被配置为:
在所述第一MOS管M1关断时,依据所述第一信号所表征的电流值,判断所述第一MOS管M1是否发生电流反灌;
若是,则导通所述第一MOS管M1,关断所述第二开关子单元1015;
若否,则导通所述第二开关子单元1015,以控制所述低压电源1014向外输出第一电压,并依据所述第二信号所表征的电压值,仅在所述第二信号所表征的电压值大于或等于0时,控制所述第二开关子单元1015保持导通,否则,关断所述第二开关子单元1015。
其中,当快速关断器处于关断状态时,为避免电流会从第一MOS管M1的体二极管向组件反灌,一种实施方式中,在所述第一MOS管M1关断时,依据所述第一信号所表征的电流值,判断所述第一MOS管M1是否发生电流反灌,具体为;
在所述第一MOS管M1关断时,所述第一信号所表征的电流值等于0,则判断所述第一MOS管M1没有发生电流反灌;否则,判断所述第一MOS管M1发生电流反灌。
在对流过第一MOS管M1的电流进行检测时,一种实施方式中,请参考图4,所述电流检测子单元1012包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第一运算放大器10121;
所述第一电阻R1的第一端耦接至所述第一MOS管M1的第一端,所述第一电阻R1的第二端分别耦接至所述第一运算放大器10121的第一输入端以及所述第二电阻R2的第一端,所述第二电阻R2的第一端接收一参考电压;所述第三电阻R3的第一端耦接至所述第一MOS管M1的第二端,所述第三电阻R3的第二端分别耦接至所述第一运算放大器10121的第二输入端以及所述第四电阻R4的第一端,所述第四电阻R4的第二端耦接至所述第一运算放大器10121的输出端V1,所述第一运算放大器10121的输出端输出所述第一信号。
其中,所述第一运算放大器10121的正侧电源引脚还接一供电电压Vcc,其负侧电源引脚接地。
在图4的举例中,所述第一运算放大器10121的第一输入端为同相输入端,其第二输入端为反相输入端。
当然,本发明不限于此,也可以采用三极管电流检测电路等等,本领域的技术人员可以根据需要选择合适的电流检测电路。
现对所述第一MOS管M1关断且没有发生电流反灌时,图3所示的电路可能的状态进行阐述:
在此基础上,请参考图3,所述光伏关断器保护系统中的第二开关子单元1015导通,以控制所述低压电源1014向外输出第一电压,所述第一电压将被输出至所述正输出端VSTR+,此时,需要对其正输出端VSTR+的电压进行检测,若其为非带载状态,则光伏模块10可以正常输出第一电压;
若其为带载状态,由于所述低压电源1014的电流驱动能力较弱,无法提供较大的电流以匹配光伏组串上的电流,故该光伏组件102将会被旁路,此时该光伏模块10对应的旁路二极管D1将会导通,所述正输出端VSTR+的电压为所述旁路二极管D1的压降(为一负值),这就会导致所述低压电源1014的输出被短路的情况。
为满足Sunspec要求,一种举例中,所述低压电源1014的输出电流大于10mA,其输出电压大于0.6V。而一般所述光伏组件102可以产生最高60V的输出电压,在所述低压电源1014的输出被短路的情况下,所述低压电源1014将产生最高产生0.6W的功耗,为了避免低压电源1014的耗散功率过大而引起过温,需要断开所述低压电源1014。
一种实施方式中,请参考图3,所述第二开关子单元1015包括第二MOS管;
所述第二MOS管的源极耦接至所述低压电源1014,其漏极耦接至所述正输出端VSTR+,其栅极耦接至所述控制子单元1011的第四端。
一种举例中,所述第二MOS管为NMOS管,为保证安全,其耐压可以配置为超过100V。
在其它举例中,所述第二开关子单元1015也可以包括三极管,本发明并不对此进行限定,本领域的技术人员可以根据需要选择合适的元器件或电路作为所述第二开关子单元1015。
在对所述正输出端VSTR+的电压进行检测时,由于所述低压电源1014的电流驱动能力较弱,不足以拉高所述旁路二极管D1压降的电压,故所述电压检测模块的第一端可以耦接至所述第二开关子单元1015的第二端,所述第二开关子单元1015的第一端耦接至所述低压电源1014。
一种实施方式中,请参考图5,所述电压检测子单元1013包括第二运算放大器10131;
所述第二运算放大器10131的正相输入端耦接至所述正输出端VSTR+,其反相输出端耦接至所述第二运算放大器10131的输出端,所述第二运算放大器10131的输出端输出所述第二信号V2。
应当理解的是,所述电压检测子单元1013的具体电路结构仅为一种举例,也可以利用电阻进行电压检测,本领域的技术人员可以根据需要选择合适的电压检测电路。
关于所述关断单元101,请参考图6,一种实施方式中,还包括驱动单元1016;
所述驱动单元1016的第一端耦接至所述第一MOS管M1的控制端,其第二端耦接至所述第一MOS管M1的第二端,其第三端耦接至所述控制子单元1011的第三端;
所述驱动单元1016用于控制所述第一MOS管M1的通断。
一种举例中,所述驱动单元1016包括自举电路,在所述第一MOS管M1为NMOS管的情况下,所述驱动单元1016的第一端耦接至所述第一MOS管M1的栅极,其第二端耦接至所述第一MOS管M1的源极,其第三端耦接至所述控制子单元1011的第三端。所述自举电路为现有技术,为简洁,在此不再赘述。当然,可以为其它的驱动电路,如电荷泵等等,本发明对此不做限制。
一种实施方式中,所述控制子单元1011的第五端还接收一开通控制信号,所述开通控制信号包括开通信号以及关断信号;
所述控制子单元1011还被配置为用于:
依据所述开通控制信号,控制所述第一MOS管M1的通断,其中:
若所述控制子单元1011的第五端接收所述开通信号,则控制所述第一MOS管M1导通;
若所述控制子单元1011的第五端接收所述关断信号,或所述控制子单元在一设定时间内未解析出所述开通信号,则控制所述第一MOS管M1关断。
作为一种具体实施方式,所述开通控制信号为Sunspec操作指令中的W1W1W1操作指令;
在此基础上,若所述控制子单元1011的第五端接收所述开通信号,则控制所述第一MOS管M1导通可以理解为:当所述控制子单元1011解析到所述开通控制信号传输的信号为Sunspec操作指令W1W1W1时,控制所述第一MOS管M1导通;
若所述控制子单元在一设定时间内未解析出所述开通信号,则控制所述第一MOS管M1关断可以理解为,若一设定时间内(例如8s内)所述控制子单元未解析到W1W1W1操作指令,则控制所述第一MOS管M1关断。
此外,本发明实施例还提供了一种光伏关断器保护方法,用于对上述的所述的光伏关断器保护系统进行控制,该方法包括:
检测流过所述第一MOS管M1的电流,并根据检测到的电流输出第一信号至所述控制子单元1011;其中,所述第一信号用于表征所述检测到的电流的大小;
检测所述正输出端VSTR+的电压,并根据检测到的电压输出第二信号至所述控制子单元1011;其中,所述第二信号用于表征所述检测到的电压的大小;
在所述第一MOS管M1关断时,依据所述第一信号所表征的电流值,判断所述第一MOS管M1是否发生电流反灌;
若是,则导通所述第一MOS管M1,关断所述第二开关子单元1015;
若否,则导通所述第二开关子单元1015,以控制所述低压电源1014向外输出第一电压,并依据所述第二信号所表征的电压值,仅在所述第二信号所表征的电压值大于或等于0时,控制所述第二开关子单元1015保持导通,否则,关断所述第二开关子单元1015。
作为一种具体的实施方式,请参考图7,在实际使用中,对本发明实施例提供的光伏关断器保护系统进行控制,有以下步骤:
S21:上电;
上电后所述光伏关断器保护系统正常工作
S22:关断所述第一MOS管M1,并进入S23;
S23:检测流过所述第一MOS管M1的电流,并根据检测到的电流输出第一信号至所述控制子单元1011;其中,所述第一信号用于表征所述检测到的电流的大小;
S24:依据所述第一信号判断所述第一MOS管M1是否发生电流反灌,若否,则进入S25;否则,进入S26;
具体地,若所述第一信号所表征的电流值等于0,则判断所述第一MOS管M1没有发生电流反灌,进入S25;否则,判断所述第一MOS管M1发生了电流反灌,进入S26;
S25:导通所述第二开关子单元1015,并进入S27;
S26:导通所述第一MOS管M1,关断所述第二开关子单元1015;并返回S23;
S27:检测所述正输出端VSTR+的电压,并根据检测到的电压输出第二信号至所述控制子单元1011;其中,所述第二信号用于表征所述检测到的电压的大小;
S28:依据所述第二信号判断所述光伏关断器保护系统是否带载,若否,则进入S29;否则,进入S30;
具体地,若所述第二信号所表征的电压值大于或等于0,则判断所述光伏关断器保护系统未带载,进入S29,否则,判断所述光伏关断器保护系统带载,进入S30;
S29:控制所述第二开关子单元1015保持导通,并返回S27;
S30:关断所述第二开关子单元1015,并返回S27。
一种具体的实施方式中,请参考图8,在步骤S21之后,且在步骤S22之前还包括:
S211:依据所述开通控制信号,控制所述第一MOS管M1的通断,其中:若所述控制子单元1011的第五端接收所述开通信号,则进入S212:若所述控制子单元1011的第五端接收所述关断信号,则进入S22;
S212:导通所述第一MOS管M1。
此外,本发明实施例还提供了一种光伏设备,包括上述的光伏关断器保护系统。作为举例,该设备可以为在光伏电站其它需要进行光伏组件关断的设备。
综上所述,本发明的方案通过光伏组件的第一端通过第一MOS管分别耦接至旁路二极管的阴极以及正输出端,其第二端分别耦接至旁路二极管的阳极以及负输出端;电流检测子单元的第一端以及第二端分别耦接至第一MOS管的第一端以及第二端,低压电源通过第二开关子单元耦接至正输出端,电压检测子单元的第一端耦接至正输出端的方式,控制子单元在第一MOS管关断发生电流反灌时导通第一MOS管,关断第二开关子单元,以保护第一MOS管;在未发生电流反灌时导通第二开关子单元,并仅在第二信号所表征的电压值大于或等于0时,控制第二开关子单元保持导通,从而避免低压电源输出短路,实现了对快速关断器进行保护,提高了其可靠性。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光伏关断器保护系统,其特征在于,包括若干个并联的光伏组串,每条光伏组串包括若干串联的光伏模块,每个光伏模块包括光伏组件、旁路二极管以及关断单元;所述关断单元包括第一MOS管、控制子单元、电流检测子单元、电压检测子单元、低压电源以及第二开关子单元;
所述光伏组件的第一端耦接至所述第一MOS管的第一端,所述第一MOS管的第二端分别耦接至所述旁路二极管的阴极以及正输出端,所述光伏组件的第二端分别耦接至所述旁路二极管的阳极以及负输出端;
所述电流检测子单元的第一端以及第二端分别耦接至所述第一MOS管的第一端以及第二端,所述电流检测子单元的第三端耦接至所述控制子单元的第一端,所述低压电源通过所述第二开关子单元耦接至所述正输出端,所述电压检测子单元的第一端耦接至所述正输出端,其第二端耦接至所述控制子单元的第二端,所述控制子单元的第三端耦接至所述第一MOS管的控制端,其第四端耦接至所述第二开关子单元的控制端;其中:
所述电流检测子单元用于检测流过所述第一MOS管的电流,并根据检测到的电流输出第一信号至所述控制子单元;其中,所述第一信号用于表征所述检测到的电流的大小;
所述电压检测子单元用于检测所述正输出端的电压,并根据检测到的电压输出第二信号至所述控制子单元;其中,所述第二信号用于表征所述检测到的电压的大小;
所述控制子单元被配置为:
在所述第一MOS管关断时,依据所述第一信号所表征的电流值,判断所述第一MOS管是否发生电流反灌;
若是,则导通所述第一MOS管,关断所述第二开关子单元;
若否,则导通所述第二开关子单元,以控制所述低压电源向外输出第一电压,并依据所述第二信号所表征的电压值,仅在所述第二信号所表征的电压值大于或等于0时,控制所述第二开关子单元保持导通,否则,关断所述第二开关子单元。
2.根据权利要求1所述的光伏关断器保护系统,其特征在于,在所述第一MOS管关断时,依据所述第一信号所表征的电流值,判断所述第一MOS管是否发生电流反灌,具体为;
在所述第一MOS管关断时,所述第一信号所表征的电流值等于0,则判断所述第一MOS管没有发生电流反灌;否则,判断所述第一MOS管发生电流反灌。
3.根据权利要求2所述的光伏关断器保护系统,其特征在于,所述电流检测子单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第一运算放大器;
所述第一电阻的第一端耦接至所述第一MOS管的第一端,所述第一电阻的第二端分别耦接至所述第一运算放大器的第一输入端以及所述第二电阻的第一端,所述第二电阻的第一端接收一参考电压;所述第三电阻的第一端耦接至所述第一MOS管的第二端,所述第三电阻的第二端分别耦接至所述第一运算放大器的第二输入端以及所述第四电阻的第一端,所述第四电阻的第二端耦接至所述第一运算放大器的输出端,所述第一运算放大器的输出端输出所述第一信号。
4.根据权利要求1所述的光伏关断器保护系统,其特征在于,所述电压检测子单元包括第二运算放大器;
所述第二运算放大器的正相输入端耦接至所述正输出端,其反相输出端耦接至所述第二运算放大器的输出端,所述第二运算放大器的输出端输出所述第二信号。
5.根据权利要求1所述的光伏关断器保护系统,其特征在于,还包括驱动单元;
所述驱动单元的第一端耦接至所述第一MOS管的控制端,其第二端耦接至所述第一MOS管的第二端,其第三端耦接至所述控制子单元的第三端;
所述驱动单元用于控制所述第一MOS管的通断。
6.根据权利要求1所述的光伏关断器保护系统,其特征在于,所述低压电源的输出电流大于10mA,其输出电压大于0.6V。
7.根据权利要求1所述的光伏关断器保护系统,其特征在于,所述第二开关子单元包括第二MOS管;
所述第二MOS管的源极耦接至所述低压电源,其漏极耦接至所述正输出端,其栅极耦接至所述控制子单元的第四端。
8.根据权利要求1-7所述的光伏关断器保护系统,其特征在于,所述控制子单元的第五端还接收一开通控制信号,所述开通控制信号包括开通信号以及关断信号;
所述控制子单元还被配置为用于:
依据所述开通控制信号,控制所述第一MOS管的通断,其中:
若所述控制子单元的第五端接收所述开通信号,则控制所述第一MOS管导通;
若所述控制子单元的第五端接收所述关断信号,或所述控制子单元在一设定时间内未解析出所述开通信号,则控制所述第一MOS管关断。
9.一种光伏关断器保护方法,其特征在于,用于对权利要求1-8任一项所述的光伏关断器保护系统进行控制,该方法包括:
检测流过所述第一MOS管的电流,并根据检测到的电流输出第一信号至所述控制子单元;其中,所述第一信号用于表征所述检测到的电流的大小;
检测所述正输出端的电压,并根据检测到的电压输出第二信号至所述控制子单元;其中,所述第二信号用于表征所述检测到的电压的大小;
在所述第一MOS管关断时,依据所述第一信号所表征的电流值,判断所述第一MOS管是否发生电流反灌;
若是,则导通所述第一MOS管,关断所述第二开关子单元;
若否,则导通所述第二开关子单元,以控制所述低压电源向外输出第一电压,并依据所述第二信号所表征的电压值,仅在所述第二信号所表征的电压值大于或等于0时,控制所述第二开关子单元保持导通,否则,关断所述第二开关子单元。
10.一种光伏设备,其特征在于,包括如权利要求1-8任一项所述的光伏关断器保护系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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