[发明专利]多组件级快速关断装置及光伏系统

说明书

本发明公开了一种光伏系统中用来控制光伏组件串的多组件级快速关断装置，光伏组件串包括多个串联在一起的光伏组件，多组件级快速关断装置包括微控制器、通信单元、驱动电路、辅助电源、开关单元和输出旁路二极管；微控制器与通信单元进行通信并控制驱动电路，通信单元用于传输指令给微控制器，驱动电路根据微控制器的指令驱动开关单元，辅助电源由光伏组件供电,开关单元包括多个开关，开关与光伏组件对应并且连接在光伏组件组成的串联电路中，驱动电路与开关分别连接以控制开关的关断与开通；其具有较高性价比并且能够减少能量消耗。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种多组件级快速关断装置及光伏系统。

背景技术

太阳能作为一种低碳可再生能源，不但资源丰富、对环境无污染，而且是人类能够自由利用的能源，因此太阳能以其独有的优势成为人们重视的焦点。光伏发电作为太阳能最广泛的应用在现今社会中得到大力推广，安装量逐年增长。分布式光伏发电系统是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。

分布式光伏发电系统通常安装在建筑屋顶上，由于光伏发电系统作为一种带电设备，其内部及电路中始终有电流存在。当建筑发生火灾时，电流的存在会影响消防人员及时施救。随着光伏产业的不断扩大，发生事故的概率也在不断增加。与此同时，如何对光伏发电系统进行智能的监控、控制接入和断开等智能化操作也是目前行业发展的一个方向和趋势。因此为了提高光伏系统的安全，NEC2017(美国电工法案2017)中对光伏系统提出快速关断(RS，Rapid Shutdown)的要求。

现有的关断方式是在每个光伏组件上都接入一个快速关断装置，成本较高；此外在正常发电时，多个光伏组件对应的多个快速关断装置的开关会形成串联，产生较大的导通损耗，继而影响光伏组件的发电效率。

有鉴于此，确有必要提出一种高性价比、满足NEC2017标准要求的多组件级快速关断解决方案，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多组件级快速关断装置及光伏系统，该多组件级快速关断装置及光伏系统可有效提高光伏组件的发电效率并减少能量消耗，同时具有高性价比。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种多组件级快速关断装置，用在光伏系统中控制与其连接的光伏组件串，所述光伏组件串包括至少两个串联在一起的光伏组件；所述多组件级快速关断装置包括微控制器、通信单元、驱动电路、辅助电源、开关单元和输出旁路二极管；所述微控制器与所述通信单元进行通信并控制驱动电路，所述通信单元用于传输指令给微控制器，所述驱动电路根据所述微控制器的指令驱动开关单元，所述辅助电源由所述光伏组件供电；所述开关单元包括至少两个开关，所述开关与所述光伏组件一一对应并且连接在对应光伏组件接入串联电路的线路中，所述驱动电路与所述每个开关分别连接以控制开关的关断与开通。

作为本发明的进一步改进，所述光伏组件串中的一个光伏组件作为供电光伏组件，所述辅助电源的正负端分别连接供电光伏组件的正负端；所述开关均在对应的光伏组件的负端接入或均在对应的光伏组件的正端接入；所述开关在光伏组件的负端接入时，除供电光伏组件对应的开关外，其余开关均为光耦隔离驱动；开关在光伏组件的正端接入时，所有开关均为光耦隔离驱动。

作为本发明的进一步改进，所述多组件级快速关断装置其一步包括与所述微控制器连接的采样单元，所述采样单元用于采集光伏组件的电压和温度数据并将其发送给微控制器。

作为本发明的进一步改进，所述输出旁路二极管的首、尾端并接在光伏组件串的正负端；所述驱动电路将控制信号放大进而驱动开关；所述开关为MOSFET、IGBT或继电器中的一种；所述辅助电源采用反激电路；所述通信单元为直流PLC或者无线通信方式。