光伏系统和关断装置及其开通指令响应、开通控制方法

摘要

本发明提供一种关断装置的开通指令响应方法，其控制器在接收到开通指令后，先发出一段时间的预设规律脉冲波，使所连接组件的电能能够缓慢的对后级设备的母线电容进行逐步充电；在连续几个周波之后，母线电容的电压逐渐上升；此时控制器再通过常通信号控制主开关常闭，实现组件输出的开通功能；避免了现有技术中一次性以较大的冲击电流对母线电容进行充电所带来的对于关断装置寿命的影响，提高了系统的可靠性。本发明还分别提供了一种关断装置的开通控制方法、关断装置以及光伏系统，通过上述技术特征同样解决了现有技术中由于持续的大电流对母线电容的寿命产生影响的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及光伏系统技术领域，特别涉及一种光伏系统和关断装置及其开通指令响应、开通控制方法。

背景技术

当前的光伏系统中一般配置有组件级关断装置，各个关断装置的输出端串联之后接入到后级的汇流箱或者逆变器。关断装置内部通常为一个电子开关串联在回路中；当该电子开关断开时，切断所连接组件对外输出的电压或功率，保证整个系统处于安全电压范围；当该电子开关闭合时，组件对外输出，保证正常发电。

上述系统中，当接收到关断指令时，各个关断装置只要断开其内部主开关(即上文中的电子开关)即可；当接收到开通指令时，各个关断装置快速闭合各自的主开关，此时，由于后级设备中的母线电容容量较大，关断装置闭合后，组串内为后级设备的母线电容充电的短路电流较大，这种冲击会使组件电压被瞬间拉低，如图1所示，组件电压低于临界欠压点时将导致关断装置欠压重启；重启后再次闭合，又再次冲击，反复几次后才能全部正常闭合工作，而反复的冲击和重启将影响器件寿命，降低可靠性。

发明内容

本发明提供一种光伏系统和关断装置及其开通指令响应、开通控制方法，以解决现有技术中关断装置的寿命受冲击电流影响而导致可靠性低的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种关断装置的开通指令响应方法，应用于关断装置，所述关断装置包括：通信模块、控制器、驱动模块及主开关；所述关断装置的开通响应方法包括：

所述通信模块将接收到的开通指令转发至所述控制器；

所述控制器根据所述开通指令，依次输出预设规律的脉冲波和常通信号至所述驱动模块；

所述驱动模块根据所述预设规律的脉冲波控制所述主开关按照预设规律工作于脉冲调制模式，然后根据所述常通信号控制所述主开关常闭。

优选的，所述预设规律的脉冲波为：脉宽和频率均固定的脉冲波，或者，脉宽和/或频率可变的脉冲波。

一种关断装置的开通控制方法，应用于光伏系统，所述光伏系统包括通信主机和多个关断装置；所述关断装置的输入端连接至少一个组件；多个所述关断装置的输出端串联后接入后级设备；所述关断装置的开通控制方法包括：

所述通信主机下发开通指令至各个所述关断装置；

所述关断装置执行上述关断装置的开通指令响应方法。

优选的，所述通信主机下发开通指令至各个所述关断装置内的通信模块，包括：

所述通信主机按照预设个数、分批次的将所述开通指令发送给各个所述关断装置内的通信模块；

或者，所述通信主机同时下发所述开通指令至各个所述关断装置内的通信模块。

优选的，所述光伏系统还包括预充电装置；

所述关断装置的开通控制方法，在所述通信主机下发开通指令至各个所述关断装置内的通信模块之前，还包括：

所述预充电装置对所述关断装置后级设备的母线电容进行预充电。

一种关断装置，包括：通信模块、控制器、驱动模块及主开关；其中：

所述通信模块用于将接收到的开通指令转发至所述控制器；

所述控制器用于根据所述开通指令，依次输出预设规律的脉冲波和常通信号至所述驱动模块；

所述驱动模块用于根据所述预设规律的脉冲波控制所述主开关按照预设规律工作于脉冲调制模式，然后根据所述常通信号控制所述主开关常闭。

优选的，所述预设规律的脉冲波为：脉宽和频率均固定的脉冲波，或者，脉宽和/或频率可变的脉冲波。

优选的，还包括：电源模块，用于将所连接组件的电能进行电压转换后为所述通信模块和所述控制器供电。

一种光伏系统，其特征在于，包括：通信主机和上述任一所述的关断装置；

所述关断装置的输入端连接至少一个组件；

多个所述关断装置的输出端串联后接入后级设备；

所述通信主机用于下发开通指令至各个所述关断装置内的通信模块。

优选的，所述通信主机用于下发开通指令至各个所述关断装置内的通信模块，具体用于：

按照预设个数、分批次的将开通指令发送给各个所述关断装置内的通信模块；

或者，同时下发所述开通指令至各个关断装置内的通信模块。

优选的，还包括：

预充电装置，用于在所述通信主机下发开通指令至各个所述关断装置内的通信模块之前，对所述关断装置后级设备的母线电容进行预充电。

本发明提供的关断装置的开通指令响应方法，其控制器在接收到开通指令后，先发出一段时间的预设规律脉冲波，使所连接组件的电能能够缓慢的对后级设备的母线电容进行逐步充电；在连续几个周波之后，母线电容的电压逐渐上升；此时控制器再通过常通信号控制主开关常闭，实现组件输出的开通功能；避免了现有技术中一次性以较大的冲击电流对母线电容进行充电所带来的对于关断装置寿命的影响，提高了系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的关断装置开通时的组件电压和组件电流的波形图；

图2是本发明实施例提供的光伏系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的关断装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的关断装置的开通指令响应方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的执行关断装置的开通指令响应方法后得到的组件电压和组件电流的波形图；

图6是本发明另一实施例提供的关断装置的开通控制方法的流程图；

图7是现有技术提供的关断装置后级设备的母线电容的电压和电流波形图；

图8是本发明另一实施例提供的执行关断装置的开通控制方法后得到的母线电压的波形图；

图9是本发明另一实施例提供的关断装置的开通控制方法的另一流程图。

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。

参见图2，光伏系统包括：通信主机和多个关断装置；

通信主机可以采用485通信、PLC通信或者无线通信等方式；该通信主机能够实现与组件级设备(如关断装置)、逆变器或者监控后台之间的通信。

多个关断装置的输出端串联，使所连接的组件成为组串，并且串联后的两端接入后级设备的输入端；该后级设备是常规的汇流箱或者逆变器；

关断装置是指具备关断能力的组件级产品，如关断器、优化器等，其输入端连接至少一个组件，即可以是一对一连接，也可以是一对多连接；该关断装置具备关断和通信功能。

图3所示为关断装置的电气框图，其主要包括：通信模块101、控制器102、驱动模块103和主开关104；现有技术中，当通信模块101将接收到的开通指令转发给控制器102时，控制器102将通过驱动模块103控制主开关104闭合；为了避免一次性以较大的冲击电流对母线电容进行充电所带来的对于关断装置寿命的影响，本实施例提出一种关断装置的开通指令响应方法，参见图4，该方法包括：

S101、通信模块将接收到的开通指令转发至控制器；

S102、控制器根据开通指令，依次输出预设规律的脉冲波和常通信号至驱动模块；

S103、驱动模块根据预设规律的脉冲波控制主开关按照预设规律工作于脉冲调制模式，然后根据常通信号控制主开关常闭。

通过上述步骤，使得控制器能够按照PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)模式对主开关进行控制；即先发出一段时间的预设规律脉冲波，使所连接组件的电能能够缓慢的对后级设备的母线电容进行逐步充电；

参见图5，PWM模式控制下，组件电流也会分成多次上升，不会造成很大的冲击电流；组件电压会分成多次下降，每次下降幅度都较小，不会导致关断装置欠压重启。

可选的，该预设规律的脉冲波可以为：脉宽和频率均固定的脉冲波，或者，脉宽和/或频率可变的脉冲波。也即，图5中的PWM脉冲的开通时间Ton和关断时间Toff以及周波次数，均可以根据实际情况进行设置；且每个PWM脉冲的脉宽和间隔可以是不同的，如脉宽逐渐变大，可以缩短系统稳定的时间；此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

在连续几个周波之后，母线电容的电压逐渐上升，再通过常通信号控制主开关常闭，实现组件输出的开通功能；这样即可避免一次性以较大的冲击电流对母线电容进行充电所带来的对于关断装置寿命的影响，提高了系统的可靠性，同时，本实施例通过上述母线电容电压逐渐上升的过程，还能够使母线电容实现缓起。

本发明另一实施例还提供了一种关断装置的开通控制方法，应用于图2所示的光伏系统，该关断装置的开通控制方法如图6所示，包括：

S201、通信主机下发开通指令至各个关断装置内的通信模块；

可选的，步骤S201可以具体为：

通信主机按照预设个数、分批次的将开通指令发送给各个关断装置内的通信模块；

优选的，该预设个数为1。

或者，通信主机同时下发开通指令至各个关断装置内的通信模块。

S202、通信模块将接收到的开通指令转发至控制器；

S203、控制器根据开通指令，依次输出预设规律的脉冲波和常通信号至驱动模块；

S204、驱动模块根据预设规律的脉冲波控制主开关按照预设规律工作于脉冲调制模式，然后根据常通信号控制主开关常闭。

现有技术中，常规的开通指令是以通信广播的形式发送的，即一次性批量下发开通指令；由于后级设备中的母线电容容量较大，关断装置闭合后，该母线电容呈短路特性，会形成持续的短路电流，参见图7；当所有的关断装置同时闭合时，必然存在对后级母线的冲击。因此，本实施例通过采用分批发送开通指令的方式实现步骤S201，可以避免对后级母线的冲击，具体的：

对于图2所示的光伏系统，其中包含n个组串，即S1、S2…Sn；每个组串中包括多个关断装置。各个关断装置可以分批次接收开通指令，每次有m个关断装置闭合，0<m≤n。如最简单的，m＝1，即每次只开通一个关断装置，即通信主机先发送开通指令控制其中一个关断装置闭合，再控制第二个关断装置闭合，依次类推，直至所有关断装置均闭合；这样可以使得母线电压的波形如图8所示，起到了母线电容缓起的作用。避免了全部组件通过关断装置同时向母线电容充电时的大电流，解决了现有技术中由于持续的大电流对母线电容的寿命产生影响的问题。

考虑到完成所有开通指令所占用的总时间，m可以取较大的值，如每次控制3个关断装置闭合等，具体数量可以根据实际系统中n的数值进行调整，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

或者，该关断装置的开通控制方法所应用的光伏系统还可以包括预充电装置；

此时，该关断装置的开通控制方法，还可以在图6的基础之上，如图9所示，即在步骤S201之前增加下一步骤：

S200、预充电装置对关断装置后级设备的母线电容进行预充电。

采用预充电装置对母线电容进行预充电，使各个关断装置闭合前可以将母线电容电压抬升至与组串电压接近的程度，进而避免全部组件通过关断装置同时向母线电容由零开始充电的大电流，也能够实现对于母线电容的保护；此时，通信主机可以同时下发开通指令至各个关断装置内的通信模块。

又或者，还可以先通过预充电装置对母线电容进行预充电，将母线电容电压抬升至合适的电压，再分批次控制各个关断装置闭合；其中，首次闭合的关断装置所连接组件的电压与母线电容电压相近；如此也能够实现母线电容的缓起。

其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明另一实施例还提供了一种关断装置，参见图3，该关断装置包括：通信模块101、控制器102、驱动模块103和主开关104；其中：

通信模块101用于将接收到的开通指令转发至控制器102；

控制器102用于根据开通指令，依次输出预设规律的脉冲波和常通信号至驱动模块103；

驱动模块103用于根据预设规律的脉冲波控制主开关104按照预设规律工作于脉冲调制模式，然后根据常通信号控制主开关104常闭。

优选的，预设规律的脉冲波为：脉宽和频率均固定的脉冲波，或者，脉宽和/或频率可变的脉冲波。

优选的，参见图3，该关断装置还包括：电源模块105，用于将所连接组件的电能进行电压转换后为通信模块101和控制器102供电。

本实施例提供的关断装置，其控制器102在接收到开通指令后，先发出一段时间的预设规律脉冲波，使所连接组件的电能能够缓慢的对后级设备的母线电容进行逐步充电；在连续几个周波之后，母线电容的电压逐渐上升；此时控制器102再通过常通信号控制主开关104常闭，实现组件输出的开通功能；避免了现有技术中一次性以较大的冲击电流对母线电容进行充电所带来的对于关断装置寿命的影响，提高了系统的可靠性。

本发明另一实施例还提供了一种光伏系统，参见图2，包括：通信主机和多个关断装置；其中：

关断装置的输入端连接至少一个组件；

多个关断装置的输出端串联，使所连接的组件成为组串，并且串联后的两端接入后级设备；该后级设备是常规的汇流箱或者逆变器；

关断装置如上述实施例所述，其结构参见图3，此处不再赘述。

通信主机用于下发开通指令至各个关断装置内的通信模块。

优选的，通信主机用于下发开通指令至各个关断装置内的通信模块，具体用于：

按照预设个数、分批次的将开通指令发送给各个关断装置内的通信模块101；

或者，同时下发开通指令至各个关断装置内的通信模块101。

优选的，该光伏系统还包括：

预充电装置，用于在通信主机下发开通指令至各个关断装置内的通信模块101之前，对关断装置后级设备的母线电容进行预充电。

具体的原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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。