CN108666977A - 一种光伏关断器串联驱动电路 - Google Patents

一种光伏关断器串联驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏关断器串联驱动电路，包括光伏组件VPV、输入电容C4和控制单元；所述输入电容C4与光伏组件VPV并联连接，所述光伏组件VPV的正极与第一输出端子1‑1连接，所述光伏组件VPV的负极通过两个串联连接的开关管与第二输出端子1‑2相连；所述两个串联连接的开关管和所述控制单元相连；所述输出电容C5的一端连接第一输出端子，所述输出电容C5的另一端连接第二输出端子；所述输出电容C5的两端并联连接有续流二极管D1和输出电阻R1。本发明有效地提高***可靠性，不会因为单个开关管而出现高压输出，避免造成人身安全隐患，且成本低，可靠性高。

Description

一种光伏关断器串联驱动电路
技术领域
本发明涉及一种光伏电路，尤其涉及一种光伏关断器串联驱动电路，属于电力电子变换器技术领域。
背景技术
快速关断，是从美国引入的光伏电站安全保护概念。快速关断概念的提出，出于对消防人员、光伏电站安装及维修人员的保护，因为光伏电站直流侧有直流高压，只要有太阳照射，电池板侧的直流高压就一直存在，一旦光伏电站发生火灾，在整个电站烧毁完之前，消防人员都无法进行灭火抢险工作。
因此，美国国家电气规范NEC 2014及NEC 2017中对光伏电站直流侧快速关断都提出了明确要求。将于2019年1月1日开始正式执行。NEC 2017规定：“在组串之外，控制器安装在距离阵列0.3米之内以及距离接入点超过1米的范围内，使用快速关断后，***需要30秒内降至30V；在组串之内，在30秒内降至80V，方便采取安全救援措施。”
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种光伏关断器串联驱动电路，可以保证***的安全性，成本低，可靠性高，易于实施，满足美国法规快速关断安全要求。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种光伏关断器串联驱动电路，包括光伏组件VPV、输入电容C4和控制单元；所述输入电容C4与光伏组件VPV并联连接，所述光伏组件VPV的正极与第一输出端子1-1连接，所述光伏组件VPV的负极通过两个串联连接的开关管与第二输出端子1-2相连；所述两个串联连接的开关管和所述控制单元相连；所述输出电容C5的一端连接第一输出端子，所述输出电容C5的另一端连接第二输出端子；所述输出电容C5的两端并联连接有续流二极管D1和输出电阻R1。
上述的光伏关断器串联驱动电路，其中，所述两个串联连接的开关管为第一开关管Q1和第二开关管Q2，所述光伏组件VPV的负极与第一开关管Q1的漏极相连，所述第一开关管Q1的源极和第二开关管Q2的漏极相连在一起形成MID驱动端；所述第二开关管Q2的源极与第二输出端子1-2相连；所述第一开关管Q1的基极通过第一驱动电路和所述控制单元相连，所述第二开关管Q2的基极通过第二驱动电路和所述控制单元相连。
上述的光伏关断器串联驱动电路，其中，所述第一驱动电路包括开关管Q4、开关管Q3和开关管Q5；所述开关管Q4发射极与VCC电压端相连，所述开关管Q4发射极和基极之间连接有电阻R2；所述开关管Q4基极通过电阻R3和开关管Q3的集电极相连；所述开关管Q3的发射极接地，所述开关管Q3的基极通过电阻R4与和所述控制单元相连；所述开关管Q4的集电极串接电阻R5后与二极管D2的阳极相连；所述二极管D2的阴极与第一开关管Q1的基极、开关管Q5的发射极相连；所述开关管Q5的集电极接地，所述开关管Q5的基极通过电阻R6接地。
上述的光伏关断器串联驱动电路，其中，所述第二驱动电路包括开关管Q6、开关管Q7和开关管Q8；所述开关管Q6发射极串接二极管D4后与VCC电压端相连，所述开关管Q6发射极和基极之间连接有电阻R7；所述开关管Q6基极通过电阻R8和开关管Q7的集电极相连；所述开关管Q7的发射极与MID驱动端相连，所述开关管Q7的基极与二极管D5的阴极相连；所述二极管D5的阳极通过电阻R11与和所述控制单元相连；所述开关管Q6的集电极串接电阻R9后与二极管D3的阳极相连；所述二极管D3的阴极与第二开关管Q2的基极、开关管Q8的发射极相连；所述开关管Q8的集电极与MID驱动端相连，所述开关管Q8的集电极和基极之间连接有电阻R10。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的光伏关断器串联驱动电路，能够有效的提高***可靠性，不会因为单个开关管的损坏而出现高压输出，避免造成人身安全隐患，安全性好，可靠性高，且成本低，效率高。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种光伏关断器串联驱动电路示意图；
图2是本发明实施例中的光伏关断器的第一开关管Q1的驱动电路示意图；
图3是本发明实施例中的光伏关断器的第二开关管Q2的驱动电路示意图；
图4是本发明实施例中的光伏关断器串联驱动电路与控制单元连接示意图。
具体实施方式
本发明实施例中的一种光伏关断器串联驱动电路，安全性好，成本低，可靠性好。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实例做详细的说明。
请参考图1，本发明提供的光伏关断器串联驱动电路，包括光伏组件VPV、输入电容C4和控制单元；所述输入电容C4与光伏组件VPV并联连接，所述光伏组件VPV的正极与第一输出端子1-1连接，所述光伏组件VPV的负极通过两个串联连接的开关管与第二输出端子1-2相连；所述两个串联连接的开关管和所述控制单元相连；所述输出电容C5的一端连接第一输出端子，所述输出电容C5的另一端连接第二输出端子；所述输出电容C5的两端并联连接有续流二极管D1和输出电阻R1。
本发明提供的光伏关断器串联驱动电路，采用两个串联连接的开关管进行驱动，大大提高***的可靠性及安全性，不会在关断器关断的情况下，因为单管失效造成输出有高压出现；当出现火灾时，不会因为***高压影响消防人员的生命安全。
优选地，两个串联连接的开关管分别为第一开关管Q1和第二开关管Q2，光伏组件VPV的负极与第一开关管Q1的漏极相连，第一开关管Q1的源极和第二开关管Q2的漏极相连在一起形成MID驱动端；第二开关管Q2的源极与第二输出端子1-2相连；第一开关管Q1的基极通过第一驱动电路和所述控制单元相连，第二开关管Q2的基极通过第二驱动电路和所述控制单元相连。
请继续参见图2，本发明的第一驱动电路包括开关管Q4、开关管Q3和开关管Q5；所述开关管Q4发射极与VCC电压端相连，所述开关管Q4发射极和基极之间连接有电阻R2；所述开关管Q4基极通过电阻R3和开关管Q3的集电极相连；所述开关管Q3的发射极接地，所述开关管Q3的基极通过电阻R4与和所述控制单元相连；所述开关管Q4的集电极串接电阻R5后与二极管D2的阳极相连；所述二极管D2的阴极与第一开关管Q1的基极、开关管Q5的发射极相连；所述开关管Q5的集电极接地，所述开关管Q5的基极通过电阻R6接地。
请继续参见图3，本发明的第二驱动电路主要由开关管Q6、开关管Q7和开关管Q8等分立元器件搭建而成，仅仅几个三极管，二极管，电阻就能完成驱动，结构简单，不需要采用专门的悬浮电源驱动芯片，成本低，效率高。第一驱动电路与第二驱动电路基本一样，第一驱动电路少了二极管D4,D5。其中，Q2,Q3,Q4为NPN三极管，Q5,Q6为PNP三极管。第二驱动电路具体组成连接如下：VCC电压端串连二极管D4后与开关管Q6发射极相连，电阻R7与开关管Q6发射极和基极并联；所述开关管Q6基极与电阻R7一端相连，另外一端与开关管Q7的集电极相连；所述开关管Q7的发射极与MID驱动端相连，基极与二极管D5的阴极相连；所述二极管D5的阳极与电阻R11一端相连；所述电阻R11的另外一端与控制信号PA1相连；所述开关管Q6集电极串电阻R9后与二极管D3的阳极相连；所述二极管D3的阴极与开关管Q2基极，开关管Q8的发射极相连；所述开关管Q8集电极与MID驱动端相连，发射极和基极与二极管D3并联；所述电阻R10一端接开关管基极，另外一端与MID驱动端相连。
本发明的光伏关断器串联驱动电路与控制单元连接如图4所示，当第一开关管Q1或者第二开关管Q2因为各种原因短路时，关闭一个开关管就能切断光伏组件与总线的连接，无输出高压；当出现火灾时，关断器接收不到信号，控制单元输出PA0和PA1都为低电平，开关管Q3和Q7截止，开关管Q4和Q6无基极电流，集电极截止，发射极无输出；当第一开关管Q1和第二开关管Q2电平高于开关管Q4和Q6发射极电压时，开关管Q5和Q8导通，第一开关管Q1和第二开关管Q2基极放电，第一开关管Q1和第二开关管Q2截止，第一输出端子1-1和第二输出端子1-2之间的电压小于1V。
本发明提供的光伏关断器串联驱动电路，安全性好，可靠性高；且成本低，效率高。本发明能够有效的提高***可靠性，不会因为单个开关管(Q1)或者(Q2)损坏而出现高压输出，避免造成人身安全隐患。第二开关管Q2的漏极不是与地相连，而是与第一开关管Q1的源极相连，因此第二开关管Q2需要悬浮驱动，第二开关管Q2驱动电路只是比普通驱动电路增加两个二极管，成本低，可靠性高。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种光伏关断器串联驱动电路，其特征在于，包括：
光伏组件VPV、输入电容C4和控制单元；
所述输入电容C4与光伏组件VPV并联连接，所述光伏组件VPV的正极与第一输出端子1-1连接，所述光伏组件VPV的负极通过两个串联连接的开关管与第二输出端子1-2相连；所述两个串联连接的开关管和所述控制单元相连；
所述输出电容C5的一端连接第一输出端子，所述输出电容C5的另一端连接第二输出端子；所述输出电容C5的两端并联连接有续流二极管D1和输出电阻R1。
2.根据权利要求1所述的光伏关断器串联驱动电路，其特征在于，所述两个串联连接的开关管为第一开关管Q1和第二开关管Q2，所述光伏组件VPV的负极与第一开关管Q1的漏极相连，所述第一开关管Q1的源极和第二开关管Q2的漏极相连在一起形成MID驱动端；所述第二开关管Q2的源极与第二输出端子1-2相连；所述第一开关管Q1的基极通过第一驱动电路和所述控制单元相连，所述第二开关管Q2的基极通过第二驱动电路和所述控制单元相连。
3.根据权利要求2所述的光伏关断器串联驱动电路，其特征在于，所述第一驱动电路包括开关管Q4、开关管Q3和开关管Q5；所述开关管Q4发射极与VCC电压端相连，所述开关管Q4发射极和基极之间连接有电阻R2；所述开关管Q4基极通过电阻R3和开关管Q3的集电极相连；所述开关管Q3的发射极接地，所述开关管Q3的基极通过电阻R4与和所述控制单元相连；所述开关管Q4的集电极串接电阻R5后与二极管D2的阳极相连；所述二极管D2的阴极与第一开关管Q1的基极、开关管Q5的发射极相连；所述开关管Q5的集电极接地，所述开关管Q5的基极通过电阻R6接地。
4.根据权利要求2所述的光伏关断器串联驱动电路，其特征在于，所述第二驱动电路包括开关管Q6、开关管Q7和开关管Q8；所述开关管Q6发射极串接二极管D4后与VCC电压端相连，所述开关管Q6发射极和基极之间连接有电阻R7；所述开关管Q6基极通过电阻R8和开关管Q7的集电极相连；所述开关管Q7的发射极与MID驱动端相连，所述开关管Q7的基极与二极管D5的阴极相连；所述二极管D5的阳极通过电阻R11与和所述控制单元相连；所述开关管Q6的集电极串接电阻R9后与二极管D3的阳极相连；所述二极管D3的阴极与第二开关管Q2的基极、开关管Q8的发射极相连；所述开关管Q8的集电极与MID驱动端相连，所述开关管Q8的集电极和基极之间连接有电阻R10。
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