一种光伏组件复合开关的控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光伏组件复合开关的控制装置及方法，采用LORA无线通讯，对光伏组件进行数据采集和监控，实现光伏接线盒对光伏组件电压输出的主动和被动关断，LORA无线通讯模块将光伏组件的电流、电压、温度和开关状态定时上送到云平台，同时云平台可以发出关断指令，手动关断组件，发指令关断的光伏组件只能通过云平台发指令开启。当故障解除或者云平台发开启指令后，复合开关中的继电器开关首先闭合，然后闭合复合开关中的MOSFET开关。本发明专利技术有效遏制了光伏组件火灾的蔓延，降低了火灾发生的风险，同时隔离了故障光伏组件，大大降低消防检测触电风险，不影响光伏系统其他部分生产发电。

A Control Device and Method of Compound Switch for Photovoltaic Module

【技术实现步骤摘要】
一种光伏组件复合开关的控制装置及方法
本专利技术公开了一种光伏组件复合开关的控制装置及方法，涉及太阳能发电

技术介绍
太阳能作为一种清洁可再生能源，利用太阳能发电，是一种零污染的可再生发电方式，其技术在国内外得到了广泛应用。光伏发电系统主要包括光伏组件、接线盒、逆变器等。光伏组件将接收到的太阳光能转变成直流电能，逆变器将直流电能转变成交流电能，并入电网或者直接供给客户使用。但是，由于光伏组件本身具有很高的电压和能量，在突发性事件(地震、火灾等)发生时，需要将这些带有高压和高能量的光伏组件与光伏发电系统其他部分隔离，防止光伏组件对系统造成更大的灾害，对负责救护的人员也起到保护的作用。目前的光伏发电系统中，光伏阵列与逆变器之间可存在一个快速关断装置，以防因突发性事件造成光伏阵列的输入导线破损裸漏，给救护人员增加难度，甚至会威胁到救护人员的生命安全。但是增加系统的安装的难度与复杂度，再者上述快速关断装置中均包含载有弱电压的引线和光伏阵列输出的DC高压导线，需要处理好两者之间的绝缘问题，这样势必会增加安装的难度，且会增加线路的安全隐患。针对UL1741CRD中关于PVRapidshutdownSystems的规定，要求快速关断装置需具有自检功能(Self-testfunctionality)，且至少每24小时要实现一次自检，当自检不通过时，需要有明显可见的指示或者发出报警声来起到警示功能。而为满足快速关断装置离光伏阵列的PV面板尽量靠近的原则，这样的警示功能一般要体现在逆变器本体或者接线盒内。采用直接铺设一根引线连接逆变器和快速关断装置的方式，只能实现当电网侧有故障时单方面关断快速关断装置，无法实现自检功能，为此通常还需要从快速关断装置中铺设另一根引线连接逆变器，来实现快速关断装置自检报警功能。采用这种方式，又引进了一根引线用以传递包含另一弱电压的故障信号，快速关断装置内部需要做信号的加强绝缘处理，进一步增加了设计和安装的难度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于LORA无线通讯模块的光伏组件复合开关的控制装置及方法，降低了设计和安装的难度，保证光伏组件断开后安全可靠隔离。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种光伏组件复合开关的控制装置，其特征在于，光伏组件和光伏接线盒，所述光伏组件的输出端连接光伏接线盒的输入端，所述光伏接线盒的输出端级联其他光伏组件，所述的输入端包括输入端一和输入端二，所述的输出端包括输出端一和输出端二，所述的输入端一和输出端一之间串接一个复合开关，所述的输入端二和输出端二之间串接复合开关；所述的输入端一和输入端二之间串接二极管，所述的输出端一和输出端二之间串接二极管，还包括检测模块，所述检测模块的检测信号均输入至MCU控制单元，所述的MCU控制单元根据接收的检测信号控制两个复合开关的关断和开启。进一步的，还包LORA无线通讯模块，所述LORA无线通讯模块与MCU控制单元连接；所述的MCU控制单元通过LORA无线通讯模块将光伏组件的实时信息传递到云平台；所述云平台通过LORA无线通讯模块发送指令至MCU控制单元直接控制复合开关的关断和开启。进一步的，所述的复合开关包括一个继电器和一个MOSFET开关，所述MOSFET开关的门极和MCU控制单元连接，漏极和输入端侧连接，源极和继电器连接。进一步的，所述检测模块包括电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块，所述电压检测模块检测光伏组件的输出电压，所述电流检测模块检测光伏组件的输出电流，所述温度检测模块检测光伏组件的温度。进一步的，还包括电源模块，所述电源模块直接从光伏组件取电，所述电源模块用于检测模块和MCU控制单元的供电。一种光伏组件复合开关的关断控制方法，包括以下步骤：步骤一：开始自检，电压检测模块检测光伏组件电压或者温度检测模块检测光伏组件温度，并将检测信息输送给MCU控制单元；步骤二：MCU控制单元判断光伏组件电压或者温度是否符合正常，若电压小于设置的阈值Vlow或者温度高于设置的阈值Th，则转入步骤三；若电压大于Vlow且温度低于Th，MCU控制单元通过LORA无线通讯模块上传实时状态信息至云平台，云平台发送控制指令，若接收关断控制指令，则转入步骤三，若没有接收关断控制指令，则返回步骤一；步骤三：MCU控制单元控制关断MOSFET开关，电流检测模块检测光伏组件电流；步骤四：判断光伏组件电流是否符合正常，若电流小于设置的阈值I0，转入步骤五，若电流大于I0，转入步骤七；步骤五：MCU控制单元控制关断继电器关，同时电压检测模块检测复合开关电压；步骤六：判断复合开关电压是否符合正常，若复合开关电压大于U0（U0为复合开关检测电压），则转入步骤七，若复合开关电压小于U0，则转入步骤八；步骤七：上送云平台光伏组件关断失败事件；步骤八：上送云平台光伏组件关断成功事件。进一步的，所述电压，电流和温度均为MCU控制单元计算的100ms平均值。一种光伏组件复合开关的开启控制方法，包括以下步骤：步骤一：开始自检，电压检测模块检测光伏组件电压或者温度检测模块检测光伏组件温度，并将检测信息输送给MCU控制单元；步骤二：MCU控制单元判断光伏组件电压或者温度是否符合正常，若电压小于Vlow或者温度高于Th，则转入步骤一；若电压大于Vlow且温度低于Th，MCU控制单元通过LORA无线通讯模块上传实时状态信息至云平台，云平台发送控制指令，若控制指令为“是”，则转入步骤三，若控制指令为“否”，则转入步骤一；步骤三：云平台发送开启MOSFET开关以及开启继电器开关的控制指令至MCU控制单元，同时电压检测模块检测复合开关电压；步骤四：判断复合开关电压是否等于光伏组件电压；若复合开关电压不等于光伏组件电压，则转入步骤五，若复合开关电压等于光伏组件电压，则转入步骤六；步骤五：上送云平台光伏组件开启失败事件；步骤六：上送云平台光伏组件开启成功事件。进一步的，所述的电压，电流和温度均为MCU控制单元计算的100ms平均值。通过云平台下发的关断或者开启控制指令，实现对光伏组件的被动关断或者开启；但是通过云平台下发的关断指令，只能通过云平台开启，优先级最高。当关断光伏组件后，通过电压检测模块测量复合开关电压，两个电压值都小于光伏组件设置的开路电压阈值Voc后，向云平台报告关断事件成功。当关断光伏组件后，光伏组串的电流流过组件旁路二极管，不影响其他组件的正常生产运行。当故障解除或者云平台发开启指令后，复合开关中的继电器开关首先闭合，然后闭合复合开关中的MOSFET开关，通过电压检测模块测量复合开关电压，通过电压检测模块光伏组件输出电压，三者电压最大误差小于1V，则向云平台报告开启事件成功。光伏组件有电压输出后每天自动进行一次开启关断自检，若自检不通过则向云平台报告自检失败事件。有益效果：本专利技术的方法利用LORA传输距离远，节点容量大，成本低优势快速组件物联网，无需额外控制通讯电缆大大降低了设计和安装的难度，保证光伏组件断开后安全可靠隔离，保证隔离组件和系统没有电气连接。防止光伏组件对系统造成更大的灾害，对负责救护的人员也起到保护的作用。附图说明图1是本专利技术的系统框图；图2是本专利技术的开关结构框图；图3是本专利技术的复合开关控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏组件复合开关的控制装置，其特征在于，光伏组件和光伏接线盒，所述光伏组件的输出端连接光伏接线盒的输入端，所述光伏接线盒的输出端级联其他光伏组件，所述的输入端包括输入端一和输入端二，所述的输出端包括输出端一和输出端二，所述的输入端一和输出端一之间串接一个复合开关，所述的输入端二和输出端二之间串接复合开关；所述的输入端一和输入端二之间串接二极管，所述的输出端一和输出端二之间串接二极管，还包括检测模块，所述检测模块的检测信号均输入至MCU控制单元，所述的MCU控制单元根据接收的检测信号控制两个复合开关的关断和开启。

【技术特征摘要】
1.一种光伏组件复合开关的控制装置，其特征在于，光伏组件和光伏接线盒，所述光伏组件的输出端连接光伏接线盒的输入端，所述光伏接线盒的输出端级联其他光伏组件，所述的输入端包括输入端一和输入端二，所述的输出端包括输出端一和输出端二，所述的输入端一和输出端一之间串接一个复合开关，所述的输入端二和输出端二之间串接复合开关；所述的输入端一和输入端二之间串接二极管，所述的输出端一和输出端二之间串接二极管，还包括检测模块，所述检测模块的检测信号均输入至MCU控制单元，所述的MCU控制单元根据接收的检测信号控制两个复合开关的关断和开启。2.根据权利要求1所述的一种光伏组件复合开关的控制装置，其特征在于，还包LORA无线通讯模块，所述LORA无线通讯模块与MCU控制单元连接；所述的MCU控制单元通过LORA无线通讯模块将光伏组件的实时信息传递到云平台；所述云平台通过LORA无线通讯模块发送指令至MCU控制单元直接控制复合开关的关断和开启。3.根据权利要求1所述的一种光伏组件复合开关的控制装置，其特征在于，所述的复合开关包括一个继电器和一个MOSFET开关，所述MOSFET开关的门极和MCU控制单元连接，漏极和输入端侧连接，源极和继电器连接。4.根据权利要求1所述的一种光伏组件复合开关的控制装置，其特征在于，所述检测模块包括电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块，所述电压检测模块检测光伏组件的输出电压，所述电流检测模块检测光伏组件的输出电流，所述温度检测模块检测光伏组件的温度。5.根据权利要求1所述的一种光伏组件复合开关的控制装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块直接从光伏组件取电，所述电源模块用于检测模块和MCU控制单元的供电。6.一种光伏组件复合开关的关断控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：开始自检，电压检测模块检测光伏组件电压或者温度检测模块检测光伏组件温度，并将检测信息输送给MCU控制单元；步骤二：MCU控制单元判断光伏组件电压或者温度是否符合正常，若电压小于Vlow或者温度高于Th，则转入步骤三；若...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹国敏，肖遥，王祺，孙建华，韩怀冰，朱笛笛，
申请(专利权)人：江苏辉伦太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32