CN108666978B - 一种光伏关断器分压电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏关断器分压电路，包括光伏组件VPV、输入电容C4、第一开关管Q1、续流二极管D1、LC陷波器、输出电容C5和控制单元；所述输入电容C4与光伏组件VPV并联连接，光伏组件的正极与续流二极管D1的负极相连，负极通过第一开关管Q1、LC陷波器与续流二极管D1阳极相连，第一开关管Q1的基极和控制单元相连；所述输出电容C5的两端并联电阻R1和两路分压电路，每一路分压电路采用开关管控制，每一路分压电路的开关管的控制端和控制单元相连。本发明能有效实现关断器关断时，当光伏组件开路电压为40V时，输出电压仅为0.8V，输出电流能达到10mA,电路简单，成本低，输出分压电路两路并联，可靠性高。
Description
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分压电路，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。”单个组件的输出电压必须大于0.6V，便于***问题排查。
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分压电路，可以降低成本，可靠性高，易于实施，满足美国法规快速关断的要求。
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分压电路，包括：光伏组件VPV、输入电容C4、第一开关管Q1、续流二极管D1、LC陷波器、输出电容C5和控制单元；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的正极与续流二极管D1的负极相连，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的源极与LC陷波器的一端相连，所述LC陷波器的另一端与续流二极管D1阳极相连，所述第一开关管Q1的基极和控制单元相连；
所述输出电容C5的两端并联电阻R1和两路分压电路，每一路分压电路采用开关管控制，每一路分压电路的开关管的控制端和控制单元相连；
所述第一输出端子与光伏组件VPV的正极相连，所述第二输出端子通过第二开关管与光伏组件VPV负极相连，所述第二开关管的控制端和控制单元相连。
上述的光伏关断器分压电路，其中，所述第二开关管为三极管Q2，所述第二输出端子通过电阻R2和三极管Q2的集电极相连,所述三极管Q2的发射极与光伏组件VPV负极相连，所述三极管Q2的基极通过电阻R3和控制单元相连；当关断器出现故障时，所述三极管Q2处于关断状态，使得第一输出端子和第二输出端子之间电压变成0V。
上述的光伏关断器分压电路，其中，一路分压电路采用三极管Q3和三极管Q5控制，另一路分压电路采用三极管Q4和三极管Q6控制；所述三极管Q5和三极管Q6为PNP管，所述三极管Q3和三极管Q4为NPN管；所述三极管Q5的发射极与第一输出端子相连，所述三极管Q5的集电极通过电阻R4与第二输出端子相连，所述三极管Q5的基极通过电阻R5与三极管Q3的集电极相连，所述三极管Q3的发射极与光伏组件的负极相连，所述三极管Q3的基极通过电阻R6和控制单元相连；所述三极管Q6的发射极与第一输出端子相连，所述三极管Q6的集电极通过电阻R7与第二输出端子相连，所述三极管Q6的基极通过电阻R8与三极管Q4的集电极相连，所述三极管Q4的发射极与光伏组件的负极相连，所述三极管Q4的基极通过电阻R9和控制单元相连。
上述的光伏关断器分压电路，其中，当第一开关管Q1处于导通状态时，所述三极管Q5和三极管Q6截止，分压电路不工作；当第一开关管Q1处于关断状态时，分压电路工作；当输入电压为40V时，控制第一输出端子和第二输出端子之间电压为0.8V～1.0V。
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分压电路，具有以下优点：(1)成本低，效率高，可靠性高；(2)能很好的排查出自身问题还是***问题。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种光伏关断器分压电路示意图；
图2是本发明实施例中的光伏关断器分压电路输出端并联的两路分压电路示意图；
图3是本发明实施例中的光伏关断器分压电路的控制端连接示意图。
具体实施方式
本发明实施例中的一种光伏关断器分压电路，效率高，不影响原有***的特性，可靠性高，实施简单，维护方便。
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。
图1是本发明实施例中的一种光伏关断器分压电路示意图；图2是本发明实施例中的光伏关断器分压电路输出端并联的两路分压电路示意图；图3是本发明实施例中的光伏关断器分压电路的控制端连接示意图。
请参考图1，图2和图3，本发明提供的一种光伏关断器分压电路，包括光伏组件VPV、输入电容C4、第一开关管Q1、续流二极管D1、LC陷波器、输出电容C5、NPN三极管Q2,Q3,Q4、PNP三极管Q5,Q6、电阻R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9、控制单元、第一输出端子1-1和第二输出端子1-2；图中Q2,Q3,Q4,Q5,Q6不仅仅局限于三极管，同样可以是其它的开关管(如Mosfet、IGBT、GTO等)。
本发明提供的光伏关断器分压电路，输入电容C4与光伏组件VPV并联连接，光伏组件VPV的正极与续流二极管D1的负极相连，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的源极与LC陷波器的一端相连，LC陷波器的另一端与续流二极管D1阳极相连；LC陷波器由L1,C1组成。
本发明提供的光伏关断器分压电路，第一输出端子1-1和第一输出端子1-2与输出电容C5,电阻R1并联；电阻R2分别与第二输出端子1-2及三极管Q2集电极相连,三极管Q2发射极与光伏组件VPV负极相连，三极管Q2基极与电阻R3一端相连，电阻R3另一端与控制单元相连接收CPU控制信号PA0。
本发明提供的光伏关断器分压电路，三极管Q5,Q6为PNP管，发射极与第一输出端子1-1相连，集电极分别与电阻R4,R7的一端相连，电阻R4,R7的另外一端与第二输出端子1-2相连，三极管Q5,Q6的基极分别与电阻R5,R8的一端相连，电阻R5,R8的另外一端分别与三极管Q3,Q4的集电极相连，三极管Q3,Q4的发射极与光伏组件的负极相连，三极管Q3,Q4的基极分别与电阻R6,R9相连，电阻R6,R9的另外一端与控制单元相连，接收控制信号PA1。
本发明提供的光伏关断器分压电路，第一输出端子1-1和第二输出端子1-2之间的分压电路双路并联，PA1控制信号由控制单元给出，当关断器检测到信号开启第一开关管Q1时，先使PA1信号为低电平，再开启第一开关管Q1，这样三极管Q3,Q4无基极电流，三极管Q3,Q4截止，三极管Q5,Q6的基极不导通，也无基极电流流过，Q5,Q6截止，R5,R8之间电压基本为0V，分压电路无功率损耗；当关断器检测不到信号并超过16S后关闭第一开关管Q1，然后置高PA1控制信号，这样三极管Q3,Q4基极有电流流过，集电极导通，三极管Q5,Q6也导通，电阻R5,R8工作，输出电压等于(R5+R8)*Vpv/R2,根据需要通过选取R5,R8,R2合适的值，可以使Vpv等于40V的时候，第一输出端子1-1和第二输出端子1-2之间的电压为0.8V。也就是说，当光伏组件开路电压为40V时，输出电压仅为0.8V～1.0V，输出电流能达到10mA,电路简单，成本低，输出分压电路两路并联，可靠性高。
本发明另外在Q1之间并联一个电阻和三极管，其目的在于检测关断器关断是否由于本身问题造成的关断，当控制单元工作时，PA0一直导通，但是当控制单元由于电源或者本身问题造成其不工作时，PA0处于低电压，Q2基极无电流流过，Q2截止，R2不工作，开关管Q2的电阻Rmos相当于无穷大，同时PA1也处于低电平，三极管Q5,Q6截止，电阻R5,R8不工作，那么输出电压等于R1*Vpv/Rmos，基本等于0V。
本发明提供的光伏关断器分压电路，具有以下优点：
(1)成本低，效率高，可靠性高；
(2)能很好的排查出自身问题还是***问题；
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)
1.一种光伏关断器分压电路，其特征在于，包括：
光伏组件VPV、输入电容C4、第一开关管Q1、续流二极管D1、LC陷波器、输出电容C5和控制单元；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的正极与续流二极管D1的负极相连，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的源极与LC陷波器的一端相连，所述LC陷波器的另一端与续流二极管D1阳极相连，所述第一开关管Q1的基极和控制单元相连；
所述输出电容C5的两端并联电阻R1和两路分压电路，每一路分压电路采用开关管控制，每一路分压电路的开关管的控制端和控制单元相连；
所述第一输出端子与光伏组件VPV的正极相连，所述第二输出端子通过第二开关管与光伏组件VPV负极相连，所述第二开关管的控制端和控制单元相连。
2.根据权利要求1所述的光伏关断器分压电路，其特征在于，所述第二开关管为三极管Q2，所述第二输出端子通过电阻R2和三极管Q2的集电极相连,所述三极管Q2的发射极与光伏组件VPV负极相连，所述三极管Q2的基极通过电阻R3和控制单元相连；当关断器出现故障时，所述三极管Q2处于关断状态，使得第一输出端子和第二输出端子之间电压变成0V。
3.根据权利要求1所述的光伏关断器分压电路，其特征在于，一路分压电路采用三极管Q3和三极管Q5控制，另一路分压电路采用三极管Q4和三极管Q6控制；所述三极管Q5和三极管Q6为PNP管，所述三极管Q3和三极管Q4为NPN管；
所述三极管Q5的发射极与第一输出端子相连，所述三极管Q5的集电极通过电阻R4与第二输出端子相连，所述三极管Q5的基极通过电阻R5与三极管Q3的集电极相连，所述三极管Q3的发射极与光伏组件的负极相连，所述三极管Q3的基极通过电阻R6和控制单元相连；
所述三极管Q6的发射极与第一输出端子相连，所述三极管Q6的集电极通过电阻R7与第二输出端子相连，所述三极管Q6的基极通过电阻R8与三极管Q4的集电极相连，所述三极管Q4的发射极与光伏组件的负极相连，所述三极管Q4的基极通过电阻R9和控制单元相连。
4.根据权利要求3所述的光伏关断器分压电路，其特征在于，当第一开关管Q1处于导通状态时，所述三极管Q5和三极管Q6截止，分压电路不工作；当第一开关管Q1处于关断状态时，分压电路工作；当输入电压为40V时，控制第一输出端子和第二输出端子之间电压为0.8V～1.0V。
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