阅读说明：本技术 一种具有安全保护功能的光伏系统 (Photovoltaic system with safety protection function ) 是由 罗宇浩 周懂明 于 2018-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有安全保护功能的光伏系统,包括：多个光伏组件、多个电缆关断器、关断控制器和逆变器；其中,多个所述光伏组件通过电缆串联连接,串联连接完成后接入所述逆变器；相邻两个所述光伏组件之间的电缆上设置有一个所述电缆关断器；所述关断控制器用于控制所述电缆关断器的工作状态,以使相邻两个所述光伏组件之间的电缆处于导通状态或截止状态。该光伏系统通过在相邻两个光伏组件之间的电缆上增设电缆关断器,从根本上解决了逆变器停止运行之后,光伏组件串起来以后的直流电缆还是会输出高电压的问题,极大程度的提高了光伏系统的安全性。(The invention discloses a photovoltaic system with a safety protection function, which comprises: the photovoltaic power generation system comprises a plurality of photovoltaic assemblies, a plurality of cable breakers, a shutdown controller and an inverter; the photovoltaic modules are connected in series through cables, and the photovoltaic modules are connected into the inverter after the series connection is finished; a cable shutoff device is arranged on a cable between two adjacent photovoltaic modules; the turn-off controller is used for controlling the working state of the cable turn-off device so as to enable a cable between every two adjacent photovoltaic modules to be in a conducting state or a cut-off state. According to the photovoltaic system, the cable breaker is additionally arranged on the cable between every two adjacent photovoltaic modules, so that the problem that a direct current cable after the photovoltaic modules are connected in series still outputs high voltage after the inverter stops running is fundamentally solved, and the safety of the photovoltaic system is greatly improved.)

一种具有安全保护功能的光伏系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，更具体地说，尤其涉及一种具有安全保护功能的光伏系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展，太阳能作为可再生能源及其具有清洁性的优点，光伏并网发电技术得以迅速发展。

基于目前的光伏系统而言，如图1所示，由多个光伏组件串联形成组串，然后接入逆变器实现直流转换为交流而并网。但是，串联的光伏组件形成的直流高压会导致人身危险和火灾事故。因此，目前逆变器具有防电弧保护措施，即在检测到电弧时立即关断逆变器的运行。但是，即使逆变器停止运行了，光伏组件串起来以后的直流电缆还是会输出高电压，仍然存在安全风险。

现有技术中，如图2所示，每个光伏组件的输出均连接一个组件关断器，多个组件关断器串联之后接入关断控制器，关断控制器与逆变器连接，但是该接法仅仅只是用于关断光伏组件，光伏组件之间的直流电缆仍然会输出高电压，还是没有解决上述问题。

并且，现有技术中采用的组件关断器的结构如图3所示，包括：开关、旁路二极管、供电模块和开关控制模块；其中，旁路二极管用于在组件关断器故障的情况下将其旁路，供电模块用于将光伏组件的输出转换为关断控制器供电，开关控制模块通常由关断控制器提供的控制信号等方式控制开关的通断，其控制性能不够稳定，且电路复杂，通常还需要MCU和运放等芯片，使其成本很高。

那么，如何进一步有效的提高光伏系统的安全性，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种具有安全保护功能的光伏系统，该光伏系统进一步有效的提高光伏系统的安全性，解决了现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有安全保护功能的光伏系统，所述光伏系统包括：多个光伏组件、多个电缆关断器、关断控制器和逆变器；

其中，多个所述光伏组件通过电缆串联连接，串联连接完成后接入所述逆变器；

相邻两个所述光伏组件之间的电缆上设置有一个所述电缆关断器；

所述关断控制器用于控制所述电缆关断器的工作状态，以使相邻两个所述光伏组件之间的电缆处于导通状态或截止状态。

优选的，在上述光伏系统中，多个所述电缆关断器之间串联连接；

串联连接完成后接入所述关断控制器的输出端。

优选的，在上述光伏系统中，所述电缆关断器包括开关控制模块和继电器开关；

其中，所述继电器开关的输入端通过电缆与相邻两个所述光伏组件中的其中一个连接，所述继电器开关的输出端通过电缆与相邻两个所述光伏组件中的另一个连接；

所述开关控制模块与所述继电器开关的控制端连接；

多个所述电缆关断器中的所述开关控制模块之间串联连接，串联连接完成后接入所述关断控制器的输出端；

所述关断控制器用于通过所述开关控制模块控制所述继电器开关的工作状态。

优选的，在上述光伏系统中，所述关断控制器与交流电网连接；

所述关断控制器还用于将所述交流电网中的交流电转换为直流电压信号；

所述关断控制器还用于向所述开关控制模块提供所述直流电压信号；

所述开关控制模块依据所述直流电压信号控制所述继电器开关的工作状态。

优选的，在上述光伏系统中，所述关断控制器与交流电网连接；

所述关断控制器还用于将所述交流电网中的交流电转换为直流电流信号；

所述关断控制器还用于向所述开关控制模块提供所述直流电流信号；

所述开关控制模块依据所述直流电流信号控制所述继电器开关的工作状态。

优选的，在上述光伏系统中，多个所述电缆关断器之间并联连接；

并联连接完成后接入所述关断控制器的输出端。

优选的，在上述光伏系统中，所述电缆关断器包括开关控制模块和继电器开关；

其中，所述继电器开关的输入端通过电缆与相邻两个所述光伏组件中的其中一个连接，所述继电器开关的输出端通过电缆与相邻两个所述光伏组件中的另一个连接；

所述开关控制模块与所述继电器开关的控制端连接；

多个所述电缆关断器中的所述开关控制模块之间并联连接，并联连接完成后接入所述关断控制器的输出端；

所述关断控制器用于通过所述开关控制模块控制所述继电器开关的工作状态。

优选的，在上述光伏系统中，所述关断控制器与交流电网连接；

所述关断控制器还用于将所述交流电网中的交流电转换为直流电压信号；

所述关断控制器还用于向所述开关控制模块提供所述直流电压信号；

所述开关控制模块依据所述直流电压信号控制所述继电器开关的工作状态。

优选的，在上述光伏系统中，所述电缆关断器包括开关控制模块、继电器开关和AC/DC电源模块；

其中，所述继电器开关的输入端通过电缆与相邻两个所述光伏组件中的其中一个连接，所述继电器开关的输出端通过电缆与相邻两个所述光伏组件中的另一个连接；

所述开关控制模块分别与所述继电器开关的控制端和所述AC/DC电源模块连接；

多个所述电缆关断器中的所述AC/DC电源模块之间并联连接，并联连接完成后接入所述关断控制器的输出端；

所述AC/DC电源模块用于依据所述关断控制器发送的电压信号给所述开关控制模块供电，以控制所述继电器开关的工作状态。

优选的，在上述光伏系统中，所述关断控制器与交流电网连接；

所述关断控制器还用于将所述交流电网中的交流电传输给所述AC/DC电源模块。

通过上述描述可知，本发明提供的一种具有安全保护功能的光伏系统，包括：多个光伏组件、多个电缆关断器、关断控制器和逆变器；其中，多个所述光伏组件通过电缆串联连接，串联连接完成后接入所述逆变器；相邻两个所述光伏组件之间的电缆上设置有一个所述电缆关断器；所述关断控制器用于控制所述电缆关断器的工作状态，以使相邻两个所述光伏组件之间的电缆处于导通状态或截止状态。

该光伏系统通过在相邻两个光伏组件之间的电缆上增设电缆关断器，从根本上解决了逆变器停止运行之后，光伏组件串起来以后的直流电缆还是会输出高电压的问题，极大程度的提高了光伏系统的安全性。

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为现有技术中光伏系统的连接结构示意图；

图2为现有技术中增设有组件关断器的光伏系统的结构示意图；

图3为现有技术中组件关断器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种具有安全保护功能的光伏系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种具有安全保护功能的光伏系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电缆关断器的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种关断控制器和交流电网之间的原理示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种关断控制器和交流电网之间的原理示意图；

图9为本发明实施例提供的又一种具有安全保护功能的光伏系统的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种电缆关断器集成在光伏组件接线盒内的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的又一种具有安全保护功能的光伏系统的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种电缆关断器的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的又一种关断控制器和交流电网之间的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图4，图4为本发明实施例提供的一种具有安全保护功能的光伏系统的结构示意图，所述光伏系统包括：多个光伏组件11、多个电缆关断器12、关断控制器13和逆变器14；

其中，多个所述光伏组件11通过电缆串联连接，串联连接完成后接入所述逆变器14；

相邻两个所述光伏组件11之间的电缆上设置有一个所述电缆关断器12；

所述关断控制器13用于控制所述电缆关断器12的工作状态，以使相邻两个所述光伏组件11之间的电缆处于导通状态或截止状态。

具体的，该光伏系统通过在相邻两个光伏组件之间的电缆上增设电缆关断器，从根本上解决了逆变器停止运行之后，光伏组件串起来以后的直流电缆还是会输出高电压的问题，极大程度的提高了光伏系统的安全性。

进一步的，如图5所示，多个所述电缆关断器12之间串联连接。

串联连接完成后接入所述关断控制器13的输出端。

进一步的，如图6所示，所述电缆关断器12包括开关控制模块16和继电器开关15。

所述继电器开关15的输入端通过电缆与相邻两个所述光伏组件11中的其中一个连接，所述继电器开关15的输出端通过电缆与相邻两个所述光伏组件11中的另一个连接。

所述开关控制模块16与所述继电器开关15的控制端连接。

如图5所示，多个所述电缆关断器12中的所述开关控制模块16之间串联连接，串联连接完成后接入所述关断控制器13的输出端。

所述关断控制器13用于通过所述开关控制模块16控制所述继电器开关的工作状态。

具体的，所述电缆关断器12包括两个功率接头IN和OUT，分别相对应所述继电器开关15的输入端和输出端，以及两个电源接头c+和c-。

对于功率接头而言，功率接头IN通过电缆与相邻两个所述光伏组件11中的其中一个连接，功率接头OUT通过电缆与相邻两个所述光伏组件11中的另一个连接。

对于电源接头而言，当多个所述电缆关断器12中的所述开关控制模块16之间串联连接完成后，电源接头c+和所述关断控制器13的正端输出端+连接，电源接头c-和所述关断控制器13的负端输出端-连接。

需要说明的是，由于设置多个接头会造成成本增大的问题，那么在明确需要多少个电缆关断器的情况下，也可以直接通过连接线进行串联连接形成一个串联的整体，无需再增设接头再一一进行串联连接。

进一步的，如图6所示，所述关断控制器13与交流电网连接。

所述关断控制器13还用于将所述交流电网中的交流电转换为直流电压信号。

所述关断控制器13还用于向所述开关控制模块16提供所述直流电压信号。

所述开关控制模块16依据所述直流电压信号控制所述继电器开关15的工作状态。

或，所述关断控制器13与交流电网连接。

所述关断控制器13还用于将所述交流电网中的交流电转换为直流电流信号。

所述关断控制器13还用于向所述开关控制模块16提供所述直流电流信号。

所述开关控制模块16依据所述直流电流信号控制所述继电器开关15的工作状态。

具体的，如图7和图8所示，所述关断控制器13还包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与交流电网的火线L连接，所述第二输入端与交流电网的零线N连接。

如图7所示，当所述关断控制器13用于输出直流电压信号时，所述关断控制器13将所述交流电网中的交流电转换为直流电压信号V+和V-。多个所述电缆关断器12上各自进行分压，总电压等于V+/V-。

如图8所示，当所述关断控制器13用于输出直流电流信号时，所述关断控制器13将所述交流电网中的交流电转换为直流电流信号I+和I-。假设每个所述电缆关断器12的阻抗为R，那么，每个所述电缆关断器12各自分压为I*R。

进一步的，如图9所示，多个所述电缆关断器之间串联连接。

串联连接完成后接入所述关断控制器的输出端。

并且，所述电缆关断器集成设置在所述光伏组件11的接线盒内部。

进一步的，如图10所示，以所述光伏组件的接线盒内部具有4个焊带PV+、PV2、PV3和PV-和3个旁路二极管为例进行说明，所述电缆关断器包括开关控制模块16和继电器开关。

所述继电器开关的输入端与光伏组件连接，所述继电器开关的输出端与焊带PV+连接，之后再与相邻的下一个光伏组件连接。

当多个所述电缆关断器中的所述开关控制模块之间串联连接完成后，电源接头c+和所述关断控制器的正端输出端连接，电源接头c-和所述关断控制器的负端输出端连接。

进一步的，如图11所示，多个所述电缆关断器12之间并联连接。

并联连接完成后接入所述关断控制器13的输出端。

进一步的，如图6所示，所述电缆关断器12包括开关控制模块16和继电器开关15。

其中，所述继电器开关15的输入端通过电缆与相邻两个所述光伏组件11中的其中一个连接，所述继电器开关15的输出端通过电缆与相邻两个所述光伏组件11中的另一个连接。

所述开关控制模块16与所述继电器开关15的控制端连接。

如图11所示，多个所述电缆关断器12中的所述开关控制模块16之间并联连接，并联连接完成后接入所述关断控制器13的输出端。

所述关断控制器13用于通过所述开关控制模块16控制所述继电器开关15的工作状态。

具体的，所述电缆关断器12包括两个功率接头IN和OUT，分别相对应所述继电器开关15的输入端和输出端，以及两个电源接头c+和c-。

对于功率接头而言，功率接头IN通过电缆与相邻两个所述光伏组件11中的其中一个连接，功率接头OUT通过电缆与相邻两个所述光伏组件11中的另一个连接。

对于电源接头而言，当多个所述电缆关断器12中的所述开关控制模块16的电源接头c+分别和所述关断控制器13的正端输出端+连接，电源接头c-分别和所述关断控制器13的负端输出端-连接，以形成并联的形式。

进一步的，如图11所示，所述关断控制器13与交流电网连接。

所述关断控制器13还用于将所述交流电网中的交流电转换为直流电压信号。

所述关断控制器13还用于向所述开关控制模块16提供所述直流电压信号。

所述开关控制模块16依据所述直流电压信号控制所述继电器开关15的工作状态。

具体的，所述关断控制器13还包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与交流电网的火线L连接，所述第二输入端与交流电网的零线N连接。

如图7所示，当所述关断控制器13用于输出直流电压信号时，所述关断控制器13将所述交流电网中的交流电转换为直流电压信号V+和V-。多个所述电缆关断器12上的电压为V。

或，如图12所示，所述电缆关断器12包括开关控制模块16、继电器开关15和AC/DC电源模块17。

其中，所述继电器开关15的输入端通过电缆与相邻两个所述光伏组件11中的其中一个连接，所述继电器开关15的输出端通过电缆与相邻两个所述光伏组件11中的另一个连接。

所述开关控制模块16分别与所述继电器开关15的控制端和所述AC/DC电源模块17连接。

多个所述电缆关断器12中的所述AC/DC电源模块17之间并联连接，并联连接完成后接入所述关断控制器13的输出端。

所述AC/DC电源模块17用于依据所述关断控制器13发送的电压信号给所述开关控制模块16供电，以控制所述继电器开关15的工作状态。

其中，如图13所示，所述关断控制器13与交流电网连接。

所述关断控制器13还用于将所述交流电网中的交流电传输给所述AC/DC电源模块17。

也就是说，此时所述关断控制器13对交流电网中的交流电起到一个开关控制的作用，并不对其交流电进行转换。

所述AC/DC电源模块17直接依据所述交流电，给所述开关控制模块16供电，以控制所述继电器开关15的工作状态。

通过上述描述可知，该光伏系统通过在相邻两个光伏组件之间的电缆上增设电缆关断器，从根本上解决了逆变器停止运行之后，光伏组件串起来以后的直流电缆还是会输出高电压的问题，极大程度的提高了光伏系统的安全性。

并且，相比较现有技术而言，其电缆关断器的结构基于组件关断器的结构更加简单，且控制方式更加简单，降低了成本。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，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，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。