CN110854919A - 一种直流电流型plc光伏快速关断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，本发明包括光伏组件，光伏组件包括PV+和PV‑两个输出端口，输出电容Cout通过电开关连接在PV+或PV‑端口上，功率电感L1的一端连接OUT‑，另一端接地；功率电感L1上并联有谐振电容C1和阻抗电阻R2；隔直电容C2的一端作为PLC+端口，隔直电容C3的一端作为PLC‑端口，OUT+和OUT‑上并联有信号源，信号源发送基于SunSpec通信协议的“Keep Alive”信号；PLC+端口和PLC‑端口接入控制IC的信号耦合输入端口，控制IC控制电开关；在使用时，“Keep Alive”信号通过LC振荡电路耦合传送给控制IC,控制IC通过对该信号解码以控制电开关是否关断，当解码提取到该信号时电开关保持开通，否则关断。

Description

一种直流电流型PLC光伏快速关断装置
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种直流电流型PLC光伏快速关断装置。
背景技术
太阳能作为一种可再生、无污染的绿色能源越来越被人们所重视，同时随着电力电子技术的进步，光伏并网发电技术得以迅猛发展。光伏发电***是由多个光伏组件串联形成光伏组串，然后将光伏组串接入逆变器实现直流转换为交流从而并网发电。考虑到串联的光伏组件会形成600V～1000V的直流高压，这种高压会导致人身危险和火灾事故，因此要求光伏发电***在紧急情况发生时做到组件级的快速关断。
基于以上原因，实现光伏电站中每个组件的快速关断就非常重要，目前通用的做法就是在每个组件的外面接入关断装置。在紧急情况下，通过该装置，可以快速关断每一块光伏组件之间的连接，从而消除光伏组件阵列***中存在的直流高压，降低触电风险、解决施救风险。为了实现***的关断一般需要进行通信，目前通用的做法是无线通信方式和有线通信方式。
其中无线通信受现场环境的干扰影响比较多，容易数据丢包影响通信的可靠性，产生误关断或者不能关断的问题；而有线通信有很多种实现方式，传统的做法是采用RS485串口通信，该方式虽然能够解决无线通信可靠性差的问题，但需要额外增加通信线缆，成本高，安装不简便。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，以基于SunSpec通信协议的保持开通信号通过PLC通信方式对光伏组件实现快速关断。
一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，包括光伏组件，所述光伏组件包括PV+和PV-两个输出端口；
包括输出电容Cout，所述输出电容Cout的一端通过电开关连接在PV+或 PV-端口上，输出电容Cout的另一端连接在PV-或PV+端口上，输出电容Cout的两端分别还连接OUT+和OUT-，PV-接地；
包括功率电感L1，所述功率电感L1的一端连接OUT-，另一端接地；所述功率电感L1上并联有谐振电容C1，功率电感L1上还并联有阻抗电阻R2；包括隔直电容C2和隔直电容C3，所述隔直电容C2的一端作为PLC+端口，隔直电容C2的另一端连接在功率电感L1的接地端上；所述隔直电容C3的一端作为PLC-端口，隔直电容C3的另一端连接在功率电感L1与OUT-相接的一端上；
所述OUT+和OUT-上并联有信号源，所述信号源发送基于SunSpec通信协议的保持开通信号；
还包括控制IC，所述PLC+端口和PLC-端口接入所述控制IC的信号耦合输入端口，所述控制IC的信号控制端与电开关连接以控制电开关，所述PV+ 与控制IC连接并为控制IC供电。
进一步的，还包括输入电容Cin，所述输入电容Cin并联在PV+和PV-两个端口上。
进一步的，还包括续流二极管D1，所述续流二极管D1的一端接入输出电容Cout和OUT+连接的线路上，续流二极管D1的另一端接入功率电感L1接地的线路上。
进一步的，还包括假负载R1，所述假负载R1的一端接入输出电容Cout和OUT+连接的线路上，所述假负载R1的另一端接入功率电感L1接地的线路上。
进一步的，还包括驱动电路，所述电开关包括MOS管S1和MOS管S2，所述MOS管S1和MOS管S2串联接入PV+与输出电容Cout连接的线路上，所述驱动电路的驱动端Drv2连接MOS管S2的门极，所述驱动电路的驱动端Drv1 连接MOS管S1的门极；所述控制IC的信号端与驱动电路连接；所述PV+与控制IC和驱动电路连接并为控制IC和驱动电路供电。
进一步的，还包括驱动电路，所述电开关包括MOS管S1和MOS管S2，所述MOS管S1和MOS管S2串联接入PV-与输出电容Cout连接的线路上，所述驱动电路的驱动端Drv2连接MOS管S2的门极，所述驱动电路的驱动端Drv1 连接MOS管S1的门极；所述控制IC的信号端与驱动电路连接；所述PV+与控制IC和驱动电路连接并为控制IC和驱动电路供电。
进一步的，所述隔直电容C2和隔直电容C3的电容值相等。
进一步的，所述信号源为逆变器或信号发生器，所述保持开通信号是以固定间隔时间传送一次信号包；所述信号包包括两种不同频率的交流信号，频率分别为131.25KHz和143.75KHz。
进一步的，所述功率电感L1和谐振电容C1的换算关系为：
Figure BDA0002317222200000031
其中f为143.75KHz，所述L1的值为0.5～1μh；
所述阻抗电阻R2的电阻值为1Ω。
进一步的，还包括辅助电源，所述辅助电源接入PV+，所述辅助电源与控制IC和驱动电路连接并为控制IC和驱动电路供电。
本发明的有益效果体现在：本发明包括光伏组件，光伏组件包括PV+和PV- 两个输出端口，输出电容Cout通过电开关连接在PV+或PV-端口上，功率电感 L1的一端连接OUT-，另一端接地；功率电感L1上并联有谐振电容C1和阻抗电阻R2；隔直电容C2的一端作为PLC+端口，隔直电容C3的一端作为PLC-端口，OUT+和OUT-上并联有信号源，信号源发送基于SunSpec通信协议的保持开通信号；PLC+端口和PLC-端口接入控制IC的信号耦合输入端口，控制IC 控制电开关；在使用时，“Keep Alive”信号通过LC振荡电路耦合传送给控制IC,控制IC通过对该信号解码以控制电开关是否关断，当解码提取到该信号时电开关保持开通，否则关断。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明提供的单个光伏组件关断电路的电路图；
图2为多个光伏组件关断电路并联后的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，如图1所示，包括光伏组件，光伏组件包括PV+和PV-两个输出端口；包括输出电容Cout，输出电容Cout的一端通过电开关连接在PV+或PV-端口上，输出电容Cout的另一端连接在PV- 或PV+端口上，输出电容Cout的两端分别还连接OUT+和OUT-；OUT+和OUT- 作为电输出端，PV-接地；包括功率电感L1，功率电感L1的一端连接OUT-，另一端接地；功率电感L1上并联有谐振电容C1，功率电感L1上还并联有阻抗电阻R2；包括隔直电容C2和隔直电容C3，隔直电容C2的一端作为PLC+端口，隔直电容C2的另一端连接在功率电感L1的接地端上；隔直电容C3的一端作为PLC-端口，隔直电容C3的另一端连接在功率电感L1与OUT-相接的一端上；OUT+和OUT-上并联有信号源，信号源发送基于SunSpec通信协议的交流的保持开通信号；还包括控制IC，PLC+端口和PLC-端口接入控制IC的信号耦合输入端口，控制IC的信号控制端与电开关连接以控制电开关，PV+与控制 IC连接并为控制IC供电。
如图2所示，图2为多个光伏组件互联后的构成示意图，图1所示例的整个结构构成单个光伏组件关断电路，其中OUT+可以再连接一个其他单个光伏组件关段电路的OUT-，其中OUT-可以再连接其他单个光伏组件的OUT+，从而构成多个光伏组件互联。
本发明在使用时，采用电力线载波(Power Line Communication，简称PLC)通信的方案传输保持开通信号，保持开通信号从OUT-输入，保持开通信号依次经过OUT-、功率电感L1、输出电容Cout和OUT+，并从OUT+输出；当控制光伏组件输出电量的电开关接通时，有一部分保持开通信号分流并依次经过PV-、PV+和电开关并从OUT+输出；保持开通信号从OUT+输出后可以进入其他光伏组件关断电路的OUT-，从而在多个光伏组件关断电路中形成串联的保持开通信号传输；
输出电容Cout的作用在于：当电开关关断时即断开PV+和PV-的输出时，输出电容Cout能够继续使得保持开通信号从其自身通过，使得保持开通信号能够经过本光伏组件关断电路后进入其他光伏组件关断电路以供控制IC得到信号；例如当某个光伏组件关断电路被关断(人为或意外)其电开关时，从 OUT-输入的保持开通信号依然能够通过输出电容Cout后流经本光伏组件关断电路并从本光伏组件关断电路的OUT+输出后进入其他光伏组件关断电路，使得被关断的光伏组件关断电路不会阻断保持开通信号；同时，输出电容Cout能够抑制电压纹波；
信号源发出的保持开通信号经过功率电感L1和谐振电容C1构成的LC振荡电路时，保持开通信号具体为“Keep Alive”信号，LC振荡电路会耦合提取到“Keep Alive”信号，该信号再用差分方式通过隔直电容C2和隔直电容C3(隔直电容能够通过交流信号，隔离直流信号)后作为PLC+端口和PLC-端口进入控制IC；控制IC基于SunSpec协议将“Keep Alive”信号解码得到通断动作以控制电开关是否关断；可以是控制IC判断线路中是否有“KeepAlive”信号存在，检测到有这个信号就保持开通状态，没有这个信号就关断；阻抗电阻R2的作用在于阻抗匹配，使得关断装置的阻抗满足SunSpec的协议要求；
当光伏组件出现故障问题时(例如直流高压)，输入保持开通信号后电开关关断，即可快速关断光伏组件的OUT+和OUT-的电输出，从而实现基于SunSpec协议的PLC通信方式的关断控制方式；并且当某个或某几个光伏组件关断电路断开时，保持开通信号依然会通过Cout流通并传输至其他光伏组件关断电路。
同时，本发明还具有以下优点：
(1)PLC信号抗干扰能力非常强，信号通信稳定，可靠性高；
(2)保持开通信号通过LC振荡电路被耦合提取，以构成直流型PLC通信及解调，采用直流电流型PLC进行通信及解调，电路简单、成本低；
(3)满足SunSpec联盟光伏快速关断***的通信协议，能够与任何具有该协议的设备进行通信从而实现快速关断功能。
还包括输入电容Cin，输入电容Cin并联在PV+和PV-两个端口上，输入电容Cin能够储存一定的电量，并且能够抑制电压纹波。
还包括续流二极管D1，续流二极管D1的一端接入输出电容Cout和OUT+ 连接的线路上，续流二极管D1的另一端接入功率电感L1接地的线路上，进一步保证在当某个光伏组件关断电路被关断(人为或意外)其电开关时，从OUT- 输入的保持开通信号依然能够通过本光伏组件关断电路后进入其他光伏组件关断电路，保持开通信号具体的通过续流二极管D1后流经本光伏组件关断电路并从本光伏组件关断电路的OUT+输出后进入其他光伏组件关断电路，使得被关断的光伏组件关断电路不会阻断保持开通信号。
还包括假负载R1，假负载R1的一端接入输出电容Cout和OUT+连接的线路上，假负载R1的另一端接入功率电感L1接地的线路上，在电开关关断过程中，假负载R1能够使Cout的放电速度更快。
还包括驱动电路，电开关包括MOS管S1和MOS管S2，MOS管S1和MOS 管S2串联接入PV+与输出电容Cout连接的线路上，驱动电路的驱动端Drv2 连接MOS管S2的门极，驱动电路的驱动端Drv1连接MOS管S1的门极；控制 IC的信号端与驱动电路连接；PV+与控制IC和驱动电路连接并为控制IC和驱动电路供电。采用两个MOS管串联作为关断开关，能够有效的提高***可靠性，不会因为单个MOS管S1或者MOS管S2损坏而出现高压输出，避免造成人身安全隐患。
还可以采用这种变化实施例：还包括驱动电路，电开关包括MOS管S1和 MOS管S2，MOS管S1和MOS管S2串联接入PV-与输出电容Cout连接的线路上，驱动电路的驱动端Drv2连接MOS管S2的门极，驱动电路的驱动端Drv1连接 MOS管S1的门极；控制IC的信号端与驱动电路连接；PV+与控制IC和驱动电路连接并为控制IC和驱动电路供电。即：将主电路的MOS管开关S1和S2由高边移到低边。
前述两个实施例中的驱动电路可以是采用通用的MOS管驱动芯片进行驱动或者市面上已有的通用MOS管驱动电路。
优选的，隔直电容C2和隔直电容C3的电容值相等，以进行差分运算得到控制信号。
具体的，信号源为逆变器或信号发生器，信号发生器或逆变器发出的保持开通信号具体的为“Keep Alive”信号，“Keep Alive”信号是以固定间隔时间传送一次信号包，一般的，快速关断实现的方法就是控制IC判断线路中是否有“Keep Alive”信号存在，检测到有这个信号就保持开通状态，没有这个信号就关断；信号包包括两种不同频率的交流信号，频率分别为131.25KHz 和143.75KHz。131.25KHz称为标记频率(Mark frequency)，另一种是 143.75KHz,称为空间频率(Space frequency)，为SunSpec通信协议的需求频率。
功率电感L1和谐振电容C1的换算关系为：
Figure BDA0002317222200000081
其中f为143.75KHz(为基于SunSpec通信协议的保持开通信号的组成信号包中频率为143.75KHz的交流信号的频率)，L1的值为0.5～1μh；功率电感 L1的感量不能太大，太大的话电感DCR变大，工作时损耗大，影响工作效率；同时太大的话在相同的工作电流下电感尺寸会变大，不利于产品的小型集成化；感量选择太小的话，与其匹配的谐振电容C1的取值就会相应变大，C1容值太大也不利于选型；
例如当L1取值为560nH时，
Figure BDA0002317222200000082
为满足SunSpec信号接收装置的阻抗要求，阻抗电阻R2的阻值优选设为 1Ω。
优选的，还包括辅助电源，辅助电源接入PV+，辅助电源与控制IC和驱动电路连接并为控制IC和驱动电路供电，从而保证驱动电路和控制IC能够得到供电，即便光伏组件出现故障无法供电时，辅助电源也能够为驱动电路和控制IC，辅助电源可以采用具有蓄电功能的电源，其可以从光伏组件的PV+取电并充电。
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，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，包括光伏组件，所述光伏组件包括PV+和PV-两个输出端口；其特征在于：
包括输出电容Cout，所述输出电容Cout的一端通过电开关连接在PV+或PV-端口上，输出电容Cout的另一端连接在PV-或PV+端口上，输出电容Cout的两端分别还连接OUT+和OUT-，PV-接地；
包括功率电感L1，所述功率电感L1的一端连接OUT-，另一端接地；所述功率电感L1上并联有谐振电容C1，功率电感L1上还并联有阻抗电阻R2；包括隔直电容C2和隔直电容C3，所述隔直电容C2的一端作为PLC+端口，隔直电容C2的另一端连接在功率电感L1的接地端上；所述隔直电容C3的一端作为PLC-端口，隔直电容C3的另一端连接在功率电感L1与OUT-相接的一端上；
所述OUT+和OUT-上并联有信号源，所述信号源发送基于SunSpec通信协议的保持开通信号；
还包括控制IC，所述PLC+端口和PLC-端口接入所述控制IC的信号耦合输入端口，所述控制IC的信号控制端与电开关连接以控制电开关，所述PV+与控制IC连接并为控制IC供电。
2.根据权利要求1所述的一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，其特征在于：还包括输入电容Cin，所述输入电容Cin并联在PV+和PV-两个端口上。
3.根据权利要求2所述的一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，其特征在于：还包括续流二极管D1，所述续流二极管D1的一端接入输出电容Cout和OUT+连接的线路上，续流二极管D1的另一端接入功率电感L1接地的线路上。
4.根据权利要求3所述的一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，其特征在于：还包括假负载R1，所述假负载R1的一端接入输出电容Cout和OUT+连接的线路上，所述假负载R1的另一端接入功率电感L1接地的线路上。
5.根据权利要求4所述的一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，其特征在于：还包括驱动电路，所述电开关包括MOS管S1和MOS管S2，所述MOS管S1和MOS管S2串联接入PV+与输出电容Cout连接的线路上，所述驱动电路的驱动端Drv2连接MOS管S2的门极，所述驱动电路的驱动端Drv1连接MOS管S1的门极；所述控制IC的信号端与驱动电路连接；所述PV+与控制IC和驱动电路连接并为控制IC和驱动电路供电。
6.根据权利要求4所述的一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，其特征在于：还包括驱动电路，所述电开关包括MOS管S1和MOS管S2，所述MOS管S1和MOS管S2串联接入PV-与输出电容Cout连接的线路上，所述驱动电路的驱动端Drv2连接MOS管S2的门极，所述驱动电路的驱动端Drv1连接MOS管S1的门极；所述控制IC的信号端与驱动电路连接；所述PV+与控制IC和驱动电路连接并为控制IC和驱动电路供电。
7.根据权利要求5或6所述的一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，其特征在于：所述隔直电容C2和隔直电容C3的电容值相等。
8.根据权利要求7所述的一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，其特征在于：所述信号源为逆变器或信号发生器，所述保持开通信号是以固定间隔时间传送一次信号包；所述信号包包括两种不同频率的交流信号，频率分别为131.25KHz和143.75KHz。
9.根据权利要求8所述的一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，其特征在于：所述功率电感L1和谐振电容C1的换算关系为：
Figure FDA0002317222190000021
其中f为143.75KHz，所述L1的值为0.5～1μh；
所述阻抗电阻R2的电阻值为1Ω。
10.根据权利要求9所述的一种直流电流型PLC光伏快速关断装置，其特征在于：还包括辅助电源，所述辅助电源接入PV+，所述辅助电源与控制IC和驱动电路连接并为控制IC和驱动电路供电。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022116389A1 (zh) * 2020-12-01 2022-06-09 浙江英达威芯电子有限公司 一种光伏组件关断电路及光伏设备
EP4057464A1 (en) * 2021-03-12 2022-09-14 Výzkumné a vývojové centrum obnovitelných zdroju a elektromobility s.r.o. The connecting an array of extra low dc voltage sources
WO2023065135A1 (zh) * 2021-10-20 2023-04-27 杭州禾迈电力电子股份有限公司 一种关断器、关断器的通信方法及快速关断光伏***

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114050811B (zh) * 2022-01-13 2022-05-17 杭州禾迈电力电子股份有限公司 一种多输入关断器及控制方法、光伏发电***
CN115693924A (zh) * 2022-09-30 2023-02-03 宁波光晶科技有限公司 一种光伏关断器电路及光伏***

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10673222B2 (en) * 2010-11-09 2020-06-02 Solaredge Technologies Ltd. Arc detection and prevention in a power generation system
US10230310B2 (en) * 2016-04-05 2019-03-12 Solaredge Technologies Ltd Safety switch for photovoltaic systems
US10673229B2 (en) * 2010-11-09 2020-06-02 Solaredge Technologies Ltd. Arc detection and prevention in a power generation system
US9496710B2 (en) * 2014-12-29 2016-11-15 Solarcity Corporation Rapid shutdown solid state circuit for photovoltaic energy generation systems
WO2016191264A1 (en) * 2015-05-22 2016-12-01 Tigo Energy, Inc. Systems and methods for quick dissipation of stored energy from input capacitors of power inverters
CN106981881A (zh) * 2016-01-18 2017-07-25 台达电子企业管理（上海）有限公司 一种光伏发电***及其快速关断方法
US11177663B2 (en) * 2016-04-05 2021-11-16 Solaredge Technologies Ltd. Chain of power devices
US9991843B2 (en) * 2016-06-03 2018-06-05 Tigo Energy, Inc. Contacts for Junction Boxes on Solar Panels
CN106684924B (zh) * 2017-03-29 2019-09-20 阳光电源股份有限公司 一种光伏***电能控制方法及装置
EP3622608A4 (en) * 2017-05-08 2021-01-27 Invertedpower Pty Ltd VEHICLE CHARGING STATION
EP3506516B1 (en) * 2017-12-28 2020-10-28 Solaredge Technologies Ltd. Variable impedance circuit
US11342787B2 (en) * 2019-03-20 2022-05-24 Texas Instruments Incorporated Controller circuit for photovoltaic module

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022116389A1 (zh) * 2020-12-01 2022-06-09 浙江英达威芯电子有限公司 一种光伏组件关断电路及光伏设备
EP4057464A1 (en) * 2021-03-12 2022-09-14 Výzkumné a vývojové centrum obnovitelných zdroju a elektromobility s.r.o. The connecting an array of extra low dc voltage sources
WO2023065135A1 (zh) * 2021-10-20 2023-04-27 杭州禾迈电力电子股份有限公司 一种关断器、关断器的通信方法及快速关断光伏***
CN116547881A (zh) * 2021-10-20 2023-08-04 杭州禾迈电力电子股份有限公司 一种关断器、关断器的通信方法及快速关断光伏***

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