CN113629771B - 一种光伏***和光伏关断方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种光伏***和关断控制方法。在该光伏关断方法中,若逆变器进入安全状态,则降低逆变器的前级各关断器的输入电压,使各关断器均进入停机状态或欠压保护状态,即关断器关断;当逆变器前级的各关断器均关断时,各路光伏组串均可以进入安全状态,因此本申请提供的光伏关断方法在逆变器进入安全状态时,也可以确保光伏组串进入安全状态。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域,特别是涉及一种光伏***和关断控制方法。
背景技术
在图1所示的光伏***的任一路光伏组串10中,每个光伏组件11的输出端均与一个关断器12的输出端相连,各个关断器12的输出端两极级联于相应光伏组串10的输出端;其中,关断器12的具体结构如图2所示,关断器12的处理器01通过电流采集单元02采集输出电流,并在输出电流过小时使自身关断,从而切断相应光伏组件11与逆变器20的连接,当该路光伏组串10中的全部关断器12均关断时,该路光伏组串10进入安全状态。
但是,当连入逆变器20的各路光伏组串10所包括光伏组件11的个数不完全相同时,光伏***存在失配现象,从而光伏组串10中的关断器12无法及时关断,光伏组串10不能进入安全状态。
比如,假设第一光伏组串和第二光伏组串均连入逆变器20,分别包括N个光伏组件11和M个光伏组件11且N>M,则在逆变器20停机时,即逆变器20进入安全状态时,在两个光伏组串10之间出现倒灌电流,倒灌电流由第一光伏组串的输出端流入第二光伏组串的输出端;如图3所示,当逆变器20进入安全状态时,第一光伏组串和第二光伏组串的并联电压为Upv,由图可知,Upv高于第二光伏组串的开路电压Uoc2,而低于第一光伏组串的开路电压Uoc1,第一光伏组串的输出电流为Ib,第二光伏组串的输入电流为Ib,此时,倒灌电流的大小为Ib。
因此,在逆变器进入安全状态时,如何确保光伏组串进入安全状态是亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种光伏***和关断控制方法,以在逆变器进入安全状态时,确保光伏组串在进入安全状态。
为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
本申请一方面提供一种光伏关断方法,包括:
判断逆变器是否进入安全状态;
若所述逆变器进入安全状态,则降低所述逆变器前级的各关断器的输入电压,使各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态。
可选的,在降低所述逆变器前级的各关断器的输入电压,使各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态的步骤之前,还包括:
检测所述逆变器前级的各路光伏组串之间是否出现倒灌电流;
若各路所述光伏组串之间出现倒灌电流,则返回执行降低所述逆变器前级的各关断器的输入电压,使各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态的步骤。
可选的,降低所述逆变器前级的各关断器的输入电压,使各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态,包括:
控制逆变器的直流侧输入电压小于,当各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态时,各路所述光伏组件的输出电压中的最小值。
可选的,控制逆变器的直流侧输入电压小于,当各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态时,各路所述光伏组件的输出电压中的最小值的具体方式为:
控制所述逆变器的直流侧两极短接。
可选的,当所述逆变器中的直流变换电路为非隔离式变换电路时,控制所述逆变器的直流侧两极短接的具体方式为:
控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管连续导通;
或者,
在第一预设时间内,控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管连续导通。
可选的,当所述逆变器中的直流变换电路为隔离式变换电路时,控制所述逆变器的直流侧两极短接的具体方式为:
控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的任一桥臂连续导通;
或者,
在第二预设时间内,控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的任一桥臂连续导通。
可选的,控制逆变器的直流侧输入电压小于,当各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态时,各路所述光伏组件的输出电压中的最小值的具体方式为:
控制所述逆变器的直流侧两极周期性短接;
在一个周期内,所述逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比;所述预设占空比表征当各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态时,各路所述光伏组件的输出电压中的最小值。
可选的,当所述逆变器中的直流变换电路为非隔离式两电平变换电路时,控制所述逆变器的直流侧两极周期性短接的具体方式为:
控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管周期性导通,或者,在第三预设时间内,控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管周期性导通;
此时,在一个周期内,所述逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比,具体为:
在一个周期内,所述直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管的导通时间与关断时间之比大于所述预设占空比。
可选的,当所述逆变器中的直流变换电路为非隔离式三电平变换电路时,控制所述逆变器的直流侧两极周期性短接的具体方式为:
控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的上半部分开关管和下半部分开关管周期性互补导通;
此时,在一个周期内,所述逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比,具体为:
在一个周期内,所述上半部分开关管的导通时间与关断时间之比以及下半部分开关管的导通时间与关断时间之比,均大于所述预设占空比。
可选的,当所述逆变器中的直流变换电路为隔离式变换电路时,控制所述逆变器的直流侧两极周期性短接的具体方式为:
控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的任一桥臂上的上桥臂和下桥臂周期性互补导通;
此时,在一个周期内,所述逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比,具体为:
在一个周期内,所述上桥臂的导通时间与关断时间之比以及所述下桥臂的导通时间与关断时间之比,均大于所述预设占空比。
本申请另一方面提供一种光伏***,包括:光伏关断控制器、逆变器和至少一路光伏组串;每路所述光伏组串包括:至少N个光伏组件和N个关断器;N为正整数;其中:
在每路所述光伏组串中,每个所述光伏组件的输出端与相应所述关断器的输入端相连,全部所述关断器的输出端两极级联于相应所述光伏组串的输出端两极;
各路所述光伏组串的输出端并联于所述逆变器的直流侧,所述逆变器的交流侧连接于电网或负载;
所述光伏关断控制器与所述逆变器相连,用于执行如本申请另一方面任一项所述的光伏关断方法。
可选的,所述光伏关断控制器集成于所述逆变器中。
由上述技术方案可知,本发明提供了一种光伏关断方法。在该光伏关断方法中,若逆变器进入安全状态,则降低逆变器的前级各关断器的输入电压,使各关断器均进入停机状态或欠压保护状态,即关断器关断;当逆变器前级的各关断器均关断时,各路光伏组串均可以进入安全状态,因此本申请提供的光伏关断方法在逆变器进入安全状态时,也可以确保光伏组串进入安全状态。
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地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的逆变器的一种结构示意图;
图2为现有技术中关断器的一种结构示意图;
图3为连入逆变器20的第一光伏组串和第二光伏组串的IV曲线;
图4a、图4b和图4c分别为本申请提供的关断控制方法的三种流程示意图;
图5为关断器进入欠压保护或停机后,自身输入电压和输出电压的变化示意图;
图6a-图6d分别为图1中第一开关管K1的控制信号和逆变器20的直流侧输入电压的四种变化示意图;
图7为非隔离式三电平直流变换电路的一种结构示意图;
图8a-图8c分别为逆变器的直流侧输入电压以及图7中第二开关管K2和第三开关管K3的控制信号的三种变化示意图;
图9为本申请提供的光伏***的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
在本申请中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了确保光伏组串在逆变器停机时进入安全状态,本申请实施例提供一种光伏关断方法,其具体流程如图4a所示,具体包括以下步骤:
S110、判断逆变器是否进入安全状态。
若逆变器进入安全状态,则执行步骤S120;若逆变器没有进入安全状态,则停止执行本申请提供的光伏关断方法。
需要说明的是,在逆变器正常工作时,即使连入逆变器的各路光伏组串包括光伏组件的个数不同,各路光伏组串之间也不会出现倒灌电流,因此在逆变器正常工作时,不必执行本申请提供的光伏关断方法。
S120、降低逆变器前级的各关断器的输入电压,使各关断器均进入停机状态或欠压保护状态。
其中,通常情况下,当关断器的输出电流小于某一值时,关断器关断;但是,除此之外,当关断器的输入电压小于某一值时,关断器会进入停机状态或欠压保护状态,此时关断器也会关断。
因此,步骤S120之后,逆变器前级的各关断器均关断;当逆变器前级的各关断器均关断时,各路光伏组串进入安全状态,从而本申请提供的光伏关断方法在逆变器进入安全状态时,也可以确保光伏组串进入安全状态。
在本申请另一具体实施方式中,如图4b所示,在步骤S120之前,该光伏关断方法还包括以下步骤:
S210、检测逆变器前级的各路光伏组串之间是否出现倒灌电流。
若各路光伏组串之间出现倒灌电流,则执行步骤S120;若各路光伏组串之间未出现倒灌电流,则停止执行本申请提供的光伏关断方法。
需要说明的是,由背景技术可知,当各路光伏组串之间存在失配现象时,在各路光伏组串之间会出现倒灌电流,换言之,若各路光伏组串之间出现倒灌电流,则说明此时在各路光伏组串之间存在失配现象,因此通过执行步骤S210,可以判断各路光伏组串之间是否存在失配现象;另外,在各路光伏组串之间未出现倒灌电流时,在各路光伏组串之间不存在失配现象,因此关断器在逆变器进入安全状态时,可以检测到自身输出电流过小,从而切断光伏组件与逆变器之间的连接,因此在各路光伏组串之间未出现倒灌电流时,不必执行本申请提供的光伏关断方法。
本申请另一实施例提供步骤S120的一种具体实施方式,其具体流程如图4c所示,包括以下步骤:
S310、控制逆变器的直流侧输入电压小于,当各关断器均进入停机状态或欠压保护状态时,各路光伏组件的输出电压中的最小值。
通过步骤S310后,逆变器的直流侧输入电压可以确保各个关断器均进入停机状态或欠压保护状态,从而可以在逆变器进入安全状态时,确保各路光伏组串也进入安全状态。
需要说明的是,关断器进入停机状态或欠压保护状态后,关断器的输入电压和输出电压的变化如图5所示,在关断器未进入停机状态或欠压保护状态前,关断器的输入电压和输出电压随时间逐渐下降,在关断器进入停机状态或欠压保护状态后,关断器的输入电压逐渐上升于相应光伏组件的开路电压并维持,而关断器的输出电压下降为零,即关断器关断。
上述仅为步骤S120中的一种具体实施方式,在实际应用中,包括但不限于上述实施方式,此处不做具体限定,可视具体情况而定均在本申请的保护范围内。
在本申请另一具体实施方式中,步骤S310的一种具体实施方式为:控制逆变器的直流侧两极短接。
当逆变器中的直流变换电路为非隔离式变换电路时,控制逆变器的直流侧两极短接的具体方式可以为:控制直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管连续导通;也可以为:在第一预设时间内,控制直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管连续导通。
以图1中的非隔离式两电平直流变换电路21为例,控制第一开关管K1连续导通,可以使逆变器20的直流侧两极短接,此时第一开关管K1的控制信号和逆变器20的直流侧输入电压,如图6a所示;或者,在第一预设时间内,控制第一开关管K1连续导通,也可以使逆变器20的直流侧两极短接,此时第一开关管K1的控制信号和逆变器20的直流侧输入电压,如图6b所示。
以图7所示的非隔离式三电平直流变换电路为例,控制第二开关管K2和第三开关管K3均连续导通,可以使逆变器的直流侧两极短接,此时第二开关管K2和第三开关管K3的控制信号以及逆变器的直流侧输入电压,如图8a所示;或者,在第一预设时间内,控制第二开关管K2和第三开关管K3均连续导通也可以使逆变器的直流侧两极短接,此时第二开关管K2和第三开关管K3的控制信号以及逆变器的直流侧输入电压,如图8b所示。
其中,第一预设时间是预先设定时间,此处不做具体限定,可视实际情况而定,均在本申请的保护范围内。
当逆变器中的直流变换电路为隔离式变换电路时,控制逆变器的直流侧两极短接的具体方式为:控制直流变换电路中并联于直流母线之间的任一桥臂连续导通;或者,在第二预设时间内,控制直流变换电路中并联于直流母线之间的任一桥臂连续导通。
其中,第二预设时间是预先设定时间,此处不做具体限定,可视实际情况而定,均在本申请的保护范围内。
上述仅为控制逆变器的直流侧两极短接的四种实施方式,在实际应用中,包括但不限于上述实施方式,此处不做具体限定,可视具体情况而定,均在本申请的保护范围内。
在本申请另一具体实施方式中,步骤S310的一种具体实施方式为:控制逆变器的直流侧两极周期性短接。
其中,在一个周期内,逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比;另外,预设占空比表征当各关断器均进入停机状态或欠压保护状态时,各路光伏组件的输出电压中的最小值。
当逆变器中的直流变换电路为非隔离式两电平变换电路时,控制逆变器的直流侧两极周期性短接的具体方式,可以为:控制直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管周期性导通;也可以为:在第三预设时间内,控制直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管周期性导通。
此时,在一个周期内,逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比,具体为:在一个周期内,直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管的导通时间与关断时间之比大于预设占空比。
以图1中的非隔离式两电平直流变换电路21为例,控制第一开关管K1周期性导通,此时第一开关管K1的控制信号和逆变器20的直流侧输入电压,如图6c所示,在一个周期内,第一开关管K1的控制信号处于高电平的时间与处于低电平的时间之比大于预设占空比;或者,在第三预设时间内,控制第一开关管K1周期性导通,并且,第一开关管K1的控制信号和逆变器20的直流侧输入电压,如图6d所示,在一个周期内,第一开关管K1的控制信号处于高电平的时间与处于低电平的时间之比大于预设占空比。
其中,第三预设时间是预先设定时间,此处不做具体限定,可视实际情况而定,均在本申请的保护范围内。
当逆变器中的直流变换电路为非隔离式三电平变换电路时,使逆变器的直流侧两极周期性短接的具体方式为:控制直流变换电路中并联于直流母线之间的上半部分开关管和下半部分开关管周期性互补导通。
此时,在一个周期内,逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比,具体为:在一个周期内,上半部分开关管的导通时间与关断时间之比以及下半部分开关管的导通时间与关断时间之比,均大于预设占空比。
以图7所示的非隔离式三电平直流变换电路为例,控制第二开关管K2和第三开关管K3周期性互补导通,此时,控制第二开关管K2和第三开关管K3的控制信号以及逆变器的直流侧输入电压,如图8c所示,在一个周期内,第二开关管K2的导通时间与关断时间之比以及第三开关管K3的导通时间与关断时间之比,均大于预设占空比。
当逆变器中的直流变换电路为隔离式变换电路时,使逆变器的直流侧两极周期性短接的具体方式为:控制直流变换电路中并联于直流母线之间的任一桥臂上的上桥臂和下桥臂周期性互补导通。
此时,在一个周期内,逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比,具体为:上桥臂的导通时间与关断时间之比以及下桥臂的导通时间与关断时间之比,均大于预设占空比。
上述仅为使逆变器的直流侧两极周期短接的四种实施方式,在实际应用中,包括但不限于上述实施方式,此处不做具体限定,可视具体情况而定,均在本申请的保护范围内。
另外,上述仅为步骤S120的两种实施方式,在实际应用中,包括但不限于上述实施方式,此处不做具体限定,可视具体情况而定,均在本申请的保护范围内;不过,第一种实施方式可以更快的降低逆变器的直流侧输入电压,可以使光伏组串在更短时间内进入安全状态,有利于***保护。
本申请另一实施例提供一种光伏***,其具体结构如图9所示,具体包括:光伏关断控制器30、逆变器20和至少一路光伏组串10;每路所述光伏组串10包括:至少N个光伏组件11和N个关断器12。
其中,N为正整数,此处不对N的取值做具体限定,可视具体情况而定,均在本申请的保护范围内。
在每路光伏组串10中,每个光伏组件11的输出端与相应关断器12的输入端相连,全部关断器12的输出端两极级联于相应光伏组串10的输出端两极;各路光伏组串10的输出端并联于逆变器20的直流侧,逆变器20的交流侧连接于电网或负载;光伏关断控制器30与逆变器20相连,用于执行述实施例提供的光伏关断方法。
可选的,光伏关断控制器30还可以集成于逆变器20中,此处不做具体限定,可视具体情况而定,均在本申请的保护范围内。
需要说明的是,光伏快速关断***和光伏***均采用了上述实施例提供的光伏关断方法,因此可以在自身逆变器20停机时,使自身光伏组串10进入安全状态,从而提高自身的电力安全性以及关停可靠性,有利于市场推广。
对所公开的实施例的上述说明,本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (11)
1.一种光伏关断方法,其特征在于,包括:
判断逆变器是否进入安全状态;
若所述逆变器进入安全状态,则降低所述逆变器前级的各关断器的输入电压,使各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态;
其中,降低所述逆变器前级的各关断器的输入电压,使各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态,包括:
控制逆变器的直流侧输入电压小于各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态时各路光伏组件的输出电压中的最小值。
2.根据权利要求1所述的光伏关断方法,其特征在于,在降低所述逆变器前级的各关断器的输入电压,使各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态的步骤之前,还包括:
检测所述逆变器前级的各路光伏组串之间是否出现倒灌电流;
若各路所述光伏组串之间出现倒灌电流,则返回执行降低所述逆变器前级的各关断器的输入电压,使各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态的步骤。
3.根据权利要求1所述的光伏关断方法,其特征在于,控制逆变器的直流侧输入电压小于各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态时各路所述光伏组件的输出电压中的最小值的具体方式为:
控制所述逆变器的直流侧两极短接。
4.根据权利要求3所述的光伏关断方法,其特征在于,当所述逆变器中的直流变换电路为非隔离式变换电路时,控制所述逆变器的直流侧两极短接的具体方式为:
控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管连续导通;
或者,
在第一预设时间内,控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管连续导通。
5.根据权利要求3所述的光伏关断方法,其特征在于,当所述逆变器中的直流变换电路为隔离式变换电路时,控制所述逆变器的直流侧两极短接的具体方式为:
控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的任一桥臂连续导通;
或者,
在第二预设时间内,控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的任一桥臂连续导通。
6.根据权利要求1所述的光伏关断方法,其特征在于,控制逆变器的直流侧输入电压小于各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态时各路所述光伏组件的输出电压中的最小值的具体方式为:
控制所述逆变器的直流侧两极周期性短接;
在一个周期内,所述逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比;所述预设占空比表征当各所述关断器均进入停机状态或欠压保护状态时,各路所述光伏组件的输出电压中的最小值。
7.根据权利要求6所述的光伏关断方法,其特征在于,当所述逆变器中的直流变换电路为非隔离式两电平变换电路时,控制所述逆变器的直流侧两极周期性短接的具体方式为:
控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管周期性导通,或者,在第三预设时间内,控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管周期性导通;
此时,在一个周期内,所述逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比,具体为:
在一个周期内,所述直流变换电路中并联于直流母线之间的全部开关管的导通时间与关断时间之比大于所述预设占空比。
8.根据权利要求6所述的光伏关断方法,其特征在于,当所述逆变器中的直流变换电路为非隔离式三电平变换电路时,控制所述逆变器的直流侧两极周期性短接的具体方式为:
控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的上半部分开关管和下半部分开关管周期性互补导通;
此时,在一个周期内,所述逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比,具体为:
在一个周期内,所述上半部分开关管的导通时间与关断时间之比以及下半部分开关管的导通时间与关断时间之比,均大于所述预设占空比。
9.根据权利要求6所述的光伏关断方法,其特征在于,当所述逆变器中的直流变换电路为隔离式变换电路时,控制所述逆变器的直流侧两极周期性短接的具体方式为:
控制所述直流变换电路中并联于直流母线之间的任一桥臂上的上桥臂和下桥臂周期性互补导通;
此时,在一个周期内,所述逆变器直流侧两极短接时间与放开短接的时间之比大于预设占空比,具体为:
在一个周期内,所述上桥臂的导通时间与关断时间之比以及所述下桥臂的导通时间与关断时间之比,均大于所述预设占空比。
10.一种光伏***,其特征在于,包括:光伏关断控制器、逆变器和至少一路光伏组串;每路所述光伏组串包括:至少N个光伏组件和N个关断器;N为正整数;其中:
在每路所述光伏组串中,每个所述光伏组件的输出端与相应所述关断器的输入端相连,全部所述关断器的输出端两极级联于相应所述光伏组串的输出端两极;
各路所述光伏组串的输出端并联于所述逆变器的直流侧,所述逆变器的交流侧连接于电网或负载;
所述光伏关断控制器与所述逆变器相连,用于执行如权利要求1-9任一项所述的光伏关断方法。
11.根据权利要求10所述的光伏***,其特征在于,所述光伏关断控制器集成于所述逆变器中。
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