一种可快速关断的光伏组件接线盒制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可快速关断的光伏组件接线盒，接线盒的印刷电路板上，输入端的正极和输出端的正极之间、和/或输入端的负极和输出端的负极之间，设置一个或两个MOSFET作为接线盒开通或关断的执行器件；由电感器、电容器构成的串联谐振电路，用于接收外部施加的高频信号；由二极管和电容器构成的倍压整流电路，将串联谐振电路中电感器谐振电压，以无源方式变换成MOSFET的驱动电压。本实用新型专利技术省略了独立电源以及MOSFET有源驱动电路，简化了可快速关断的光伏组件接线盒的控制电路，所使用电子器件简单、数量明显降低，由此随之而带来产品成本显著下降，可靠性和寿命显著提升的有益效果。

A Fast Turn-off Connection Box for Photovoltaic Modules

The utility model discloses a photovoltaic module junction box which can be switched off quickly. On the printed circuit board of the junction box, one or two MOSFETs are arranged between the positive poles of the input end and the positive poles of the output end, and/or between the negative poles of the input end and the negative poles of the output end as the executing devices of opening or closing the junction box; a series resonant circuit composed of inductors and capacitors is used for receiving. Externally applied high frequency signal; voltage doubling rectifier circuit consisting of diodes and capacitors converts the resonant voltage of inductors in series resonant circuit into the driving voltage of MOSFET passively. The utility model omits the independent power supply and the active driving circuit of MOSFET, simplifies the control circuit of the junction box of the photovoltaic module which can be switched off quickly, and uses simple electronic devices, which significantly reduces the number of electronic devices, thus resulting in a significant reduction in product cost and a significant improvement in reliability and life.

【技术实现步骤摘要】
一种可快速关断的光伏组件接线盒
本技术涉及一种光伏组件结构上相关的电连接装置，特别是涉及一种可快速关断的光伏组件接线盒。
技术介绍
通常情况下，光伏组件由机械堆叠的光伏电池(国际专利分类编号：H01L31/043)、接线盒(本
习惯上称之谓“光伏组件接线盒”)、电缆线和连接器构成；机械堆叠的光伏电池通过接线盒、电缆线和连接器输出其电能，因此光伏组件接线盒是光伏组件结构上相关的电连接装置。光伏组件是光伏发电系统中的基本发电单元，在大多数应用场合下，若干光伏组件串联而形成具有300V以上直流高压的光伏组件串，显然不可控的直流高压成为光伏发电系统的安全隐患，尤其是在火灾、地震或其它紧急状态下，对事故处理造成严重障碍、甚至威胁救援人员的人身安全。为了消除上述光伏发电系统的安全隐患，形式各异的可快速关断的光伏组件接线盒应运而生，其功能是使光伏组件串中各个光伏组件之间的电气连接断开，在紧急或其他有需要的状态下，可以快速消除由光伏组件串联而形成的直流高压。现有技术中，可快速关断的光伏组件接线盒的结构一般包括盒体及盒体内的印刷电路板，且在印刷电路板上正极或负极的输入端和输出端之间，设置一个MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)作为接线盒开通或关断的执行器件；另外，印刷电路板上至少包括采用DC/DC(直流/直流)变换的供电电路(独立电源)、采用直流电力线载波方式或无线方式的通讯电路、采用独立电源供电的MOSFET有源驱动电路；其中，独立电源的能量源由机械堆叠的光伏电池提供，由于光伏电池的输出电压随光照强度、光伏电池温度而变化，因此它是一个输出电压不稳定的能量源，尤其在光伏电池被阴影遮挡的情况下，其输出电压会明显跌落；当阴影遮挡特别严重时，甚至会触发光伏电池的旁路二极管导通，此时原本的能量源可能出现电压极性转换的情况，常规的DC/DC变换电路无法适应此类极端状况，因而设计一个高稳定性能的独立电源，其相应的电路构成就较为复杂、技术难度大、器件成本高。另外，由于MOSFET的开启对驱动电压有要求，因此需要配备一个电路构成较为复杂、器件成本相对较高的MOSFET有源驱动电路来满足要求，同时还要有防止驱动电压超出MOSFET正常工作允许值的技术措施，否则MOSFET将发生不可逆转的损坏，导致出现光伏发电系统停机的严重事故。中华人民共和国国家知识产权局的授权公告号CN206775459U(授权公告日：2017.12.19；技术名称：一种光伏组件的关断装置及光伏组件关断系统)，其说明书中所示的实施例二是现有技术的典型例子。
技术实现思路
针对现有技术中设计高稳定性能的独立电源，其相应的器件成本高、且技术难度大、以及MOSFET有源驱动电路的工作状态严重依赖于独立电源的性能等技术问题，本技术提供一种可快速关断的光伏组件接线盒。本技术的具体技术方案是：一种可快速关断的光伏组件接线盒，其特征在于：接线盒的印刷电路板上，输入端的正极和输出端的正极之间、和/或输入端的负极和输出端的负极之间，设置一个或两个MOSFET作为接线盒开通或关断的执行器件；由电感器、电容器构成的串联谐振电路，接收输出端口由外部施加的高频信号；由二极管和电容器构成的倍压整流电路，将串联谐振电路中电感器谐振电压，以无源方式变换成MOSFET的驱动电压。优选地，接线盒的印刷电路板上，输入端的正极和输出端的正极之间、以及输入端的负极和输出端的负极之间，各设置一个N型MOSFET；输出端的正极和输入端的负极之间，跨接由二个电感器和一个电容器构成的串联谐振电路；输入端的负极和输出端的负极之间，跨接一启动电容器。优选地，接线盒的印刷电路板上，输入端的正极和输出端的正极之间，设置一个或相互串联的两个N型MOSFET；输出端的正极和负极之间，跨接由一个电感器和一个电容器构成的串联谐振电路。优选地，接线盒的印刷电路板上，输入端的负极和输出端的负极之间，设置一个或相互串联的两个N型MOSFET；输出端的正极和输入端的负极之间，跨接由一个电感器和一个电容器构成的串联谐振电路；输入端的负极和输出端的负极之间，跨接一启动电容器。优选地，接线盒的印刷电路板上，输入端的正极和输出端的正极之间、以及输入端的负极和输出端的负极之间，各设置一个P型MOSFET；输入端的正极和输出端的负极之间，跨接由二个电感器和一个电容器构成的串联谐振电路；输入端的正极和输出端的正极之间，跨接一启动电容器。优选地，接线盒的印刷电路板上，输入端的正极和输出端的正极之间，设置一个或相互串联的两个P型MOSFET；输入端的正极和输出端的负极之间，跨接由一个电感器和一个电容器构成的串联谐振电路；输入端的正极和输出端的正极之间，跨接一启动电容器。优选地，接线盒的印刷电路板上，输入端的负极和输出端的负极之间，设置一个或相互串联的两个P型MOSFET；输出端的正极和负极之间，跨接由一个电感器和一个电容器构成的串联谐振电路。优选地，接线盒的印刷电路板上，由二极管和电容器构成的倍压整流电路，其电压输出端口并联一稳压管。本技术以MOSFET无源驱动技术方案替代常规的MOSFET有源驱动技术方案，省略了MOSFET有源驱动技术方案中必不可少的高稳定性能的独立电源以及MOSFET有源驱动电路；同时以简单的串联谐振电路作为“外部高频信号”的接收电路而省略了通讯电路。与现有技术相比，本技术方案显著地简化了可快速关断的光伏组件接线盒的控制电路，由此而带来产品成本显著下降、可靠性和寿命显著提升的有益效果。附图说明以下结合附图和本技术的实施方式来作进一步详细说明图1本技术可快速关断的光伏组件接线盒典型实施例的电路图；图2为实施例2的电路图；图3为实施例3的电路图；图4为实施例4的电路图；图5为实施例5的电路图；图6为实施例6的电路图；图7为实施例7的电路图；图8为实施例8的电路图；图9为实施例9的电路图；图10为实施例10的电路图；图11基于图1的典型实施例在光伏发电系统中应用的直流侧示意图。具体实施方式典型实施例1如图1所示，接线盒印刷电路板上，输入端的正极(图1，左侧PV+)和输出端的正极(图1，右侧PV+)之间，设置第一个N型MOSFETQ101，Q101的漏极与输入端的正极连接，Q101的源极与输出端的正极连接；输入端的负极(图1，左侧PV-)和输出端的负极(图1，右侧PV-)之间，设置第二个N型MOSFETQ102，Q102的源极与输入端的负极连接，Q102的漏极与输出端的负极连接，Q101、Q102分别作为接线盒正极母线和负极母线的开通或关断的执行器件，使得接线盒成为双极可控的电连接装置。在Q101或Q102任意一个发生无法关断的故障情况下(如MOSFET源极和漏极发生不可逆转的短路损坏)，由于正极母线和负极母线中仍然存在一个可关断的执行器件，此冗余设计提高了接线盒执行关断功能的可靠性，满足IEC61508(电气电子可编程电子安全相关系统的功能安全)功能安全等级SIL2的要求。输出端的正极和输入端的负极之间，跨接由电感器L101、电容器C105、电感器L102构成的串联谐振电路，用于接收输出端口由外部施加的高频信号；输入端的负极和输出端的负极之间，跨接一启动电容器C106,在接线盒初始开通时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可快速关断的光伏组件接线盒，其特征在于：包括一个或两个MOSFET作为接线盒开通或关断的执行器件，所述MOSFET设置在接线盒印刷电路板上输入端正极和输出端正极之间、和/或输入端负极和输出端负极之间；由电感器、电容器构成的串联谐振电路，用于接收输出端口外部施加的高频信号；由二极管和电容器构成的倍压整流电路，将串联谐振电路中电感器谐振电压，以无源方式变换成MOSFET的驱动电压。

【技术特征摘要】
1.一种可快速关断的光伏组件接线盒，其特征在于：包括一个或两个MOSFET作为接线盒开通或关断的执行器件，所述MOSFET设置在接线盒印刷电路板上输入端正极和输出端正极之间、和/或输入端负极和输出端负极之间；由电感器、电容器构成的串联谐振电路，用于接收输出端口外部施加的高频信号；由二极管和电容器构成的倍压整流电路，将串联谐振电路中电感器谐振电压，以无源方式变换成MOSFET的驱动电压。2.如权利要求1所述的一种可快速关断的光伏组件接线盒，其特征在于：接线盒的印刷电路板上，输入端的正极和输出端的正极之间、以及输入端的负极和输出端的负极之间，各设置一个N型MOSFET；输出端的正极和输入端的负极之间，跨接由二个电感器和一个电容器构成的串联谐振电路；输入端的负极和输出端的负极之间，跨接一启动电容器。3.如权利要求1所述的一种可快速关断的光伏组件接线盒，其特征在于：接线盒的印刷电路板上，输入端的正极和输出端的正极之间，设置一个或相互串联的两个N型MOSFET，输出端的正极和负极之间，跨接由一个电感器和一个电容器构成的串联谐振电路。4.如权利要求1所述的一种可快速关断的光伏组件接线盒，其特征在于：接线盒的印刷电路板上，输入端的负极和输出端的负极之间，设置一个或相互串联的两个N型MOSFET，输出端的正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：林岳明，
申请(专利权)人：浙江人和光伏科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33