一种光伏组件电压跌落保护电路制造技术

本实用新型专利技术涉及光伏组件技术领域，具体涉及到一种光伏组件电压跌落保护电路。本申请中提供一种光伏组件电压跌落保护电路，通过合适的电阻配比对光伏组件的输出电压进行分压后输出至反相单元中，再将输出电压与MCU的GPIO接入到或门，保证组件输入端的电压与软件共同控制输出电平，从而实现实时准确控制载波通信放大器的状态，同时提高光伏系统稳定性的作用。本实用新型专利技术的电压跌落保护电路中通过采用反相单元、逻辑判断单元和分压单元组合设计，实现了在保证对光伏组件电压的实时监测的同时，还能实现组件电压跌落时，载波通信功能的启用与禁用，电压正常时与受控于MCU的逻辑控制，设计灵活度高，使得光伏系统更可靠高效，实现多种逻辑控制的产品应用。现多种逻辑控制的产品应用。现多种逻辑控制的产品应用。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏组件电压跌落保护电路


[0001]本技术涉及光伏组件
，具体涉及到一种光伏组件电压跌落保护电路。

技术介绍

[0002]目前的光伏系统是由多个光伏组件串联/或并联形成光伏组串，用于光电的转换。其中，每一个光伏组件受控于对应的关断器、监控器等，实现对光伏组件的监控与保护，进而保护整个光伏系统。在系统中的光伏组件品质和类型相同的情况下，太阳的辐射强度变弱以及自然的阴影遮挡等都会使得组件的电压以及电流大打折扣，此时若不接入可控的开关，以控制PLC载波通信的通断，那么很大几率降低组件和组串的电压，进而使系统的电压被拉低，导致一段时间内MCU(微处理器)一直处于复位，并且控制主路的MOS开关一直处于拉合闸状态，影响了MOS开关的寿命以及光伏系统的稳定性。基于此，控制光伏组件的PLC载波通信功能的开与关是很重要的。
[0003]针对上述技术问题，申请人在以往的研究中利用内置在MCU中的判断单元，对光伏组件的输出电压(即判断单元的输入电压)进行比较，当输入到判断单元的ADC的值小于某个设定值对应的数字量时，MCU判定此时组件的电压处于跌落状态，然后依靠另外一个GPIO(通用型输入输出引脚)输出高电平，使得PLC载波通信的驱动放大器功能被禁用。或者，利用比较器，将光伏组件的输出电压通过电阻分压后接至比较器的反向端，将基准电压分压后接至同向端，经过比较器比较同向端的电压和反向端的电压高低，当同向端电压较高时，说明此时组件处于电压跌落状态，比较器输出高电平，使得PLC载波通信的驱动放大器功能被禁用，反之输出低电平，此功能将被启用。
[0004]虽然，通过两种方式能够实现对组件电压的监测，然而光伏组件的输出电压于MCU而言时高电压，会影响其功能发挥，尤其是当光伏组件的输出电压不稳定时，组件的尖峰干扰直接传导至MCU，影响系统的稳定性。此外，通过比较器的方式判断电压是否跌落是一种既定的措施，功能单一，不利于调试和控制，不能根据实际情况进行调整。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本申请中提供一种光伏组件电压跌落保护电路，通过合适的电阻配比对光伏组件的输出电压进行分压后输出至反相单元中，再将输出电压与MCU的GPIO接入到或门，保证组件输入端的电压与软件共同控制输出电平，从而实现实时准确地控制载波通信放大器的运行状态，同时提高光伏系统运行稳定性的作用。此外，常规设计中需要MCU的ADC判断电压状态，而系统中的MCU作为整个方案的核心，组件电压检测电路需将高压(可达几百伏电压)电通过电阻分压至一个合适的值送至片内ADC，这就会产生组件的尖峰干扰传导至MCU，导致MCU失效，进而影响整个系统稳定性的风险。本技术的另一个目的在于，不使用MCU的ADC判断电压状态的情况下，依然能实时准确控制载波通信放大器的状态。
[0006]具体的，本申请提供了一种光伏组件电压跌落保护电路，其应用于光伏发电系统，设置在光伏组件与处理器之间，所述电压跌落保护电路包括分压单元、反相单元和逻辑判断单元；其中，所述分压单元包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的输入端与所述光伏组件的正极输出连接，所述第一分压电阻的输出端与所述反相单元的第一输入端连接，所述第二分压电阻的输入端与所述第一分压电阻输出端连接，所述第二分压电阻的输出端接地；其中，所述反相单元实现逻辑代数非的功能；其中，所述逻辑判断单元实现逻辑代数或门的功能，所述反相单元的第一输出端与所述逻辑判断单元的第一输入端连接，所述逻辑判断单元的第二输入端与所述处理器的GPIO接口连接。
[0007]作为本技术一种优选的技术方案，所述反相单元的第三输入端和第二输出端接地；所述逻辑判断单元的第三输入端和第二输出端接地。
[0008]作为本技术一种优选的技术方案，所述反相单元的第二输出端连接第一电容之后接地；所述逻辑判断单元的第二输出端连接第二电容之后接地。
[0009]作为本技术一种优选的技术方案，所述电压跌落保护电路还包括设置在所述光伏组件和所述分压单元之间的瞬态抑制二极管；所述瞬态抑制二极管的正极与所述第二分压电阻的输出端连接，所述瞬态抑制二极管的负极与所述第一分压电阻的输入端连接。
[0010]作为本技术一种优选的技术方案，所述电压跌落保护电路还包括输入电容，所述输入电容的一端与所述第一分压电阻的输出端连接，所述输入电容的另一端与所述第二分压电阻的输出端连接。
[0011]作为本技术一种优选的技术方案，上述技术方案中所述光伏组件的输出电压为10～60V。
[0012]作为本技术一种优选的技术方案，所述第一分压电阻的阻值为所述第二分压电阻阻值的8～12倍。
[0013]作为本技术一种优选的技术方案，所述输入电容的容值为10～60nF。
[0014]作为本技术一种优选的技术方案，所述第一电容和第二电容的容值相同，所述第一电容的容值为0.05～0.5μF。
[0015]作为本技术一种优选的技术方案，所述电压跌落保护电路还包括缓冲电阻，所述缓冲电阻的输入端与所述第一分压电阻的输出端连接，所述缓冲电阻的输出端与所述反相单元的第一输入端连接。
[0016]作为本技术一种优选的技术方案，所述反相单元的第二输出端作为其供电接口为反相单元供电；所述逻辑判断单元的第二输出端作为其供电接口为逻辑判断单元供电。
[0017]本技术提供的技术方案与现有技术相比具有如下有益效果：
[0018]本技术的电压跌落保护电路中通过采用反相单元、逻辑判断单元和分压单元组合设计，实现了在保证对光伏组件电压的实时监测的同时，还能实现组件电压跌落时，载波通信功能的启用与禁用，电压正常时与受控于MCU的逻辑控制，设计灵活度高，使得光伏系统更加可靠高效，可以实现多种逻辑控制的产品应用。而且，常规设计中需要MCU的ADC判断电压状态，而系统中的MCU作为整个方案的核心，组件电压检测电路需将高压(可达几百伏电压)电通过电阻分压至一个合适的值送至片内ADC，这就会产生组件的尖峰干扰传导至MCU，导致MCU失效，进而影响整个系统稳定性的风险。本技术的另一个目的在于，不使
用MCU的ADC判断电压状态的情况下，依然能实时准确控制载波通信放大器的状态。
[0019]其次，本技术提供的电压跌落保护电路对于光照条件多变的环境的光伏产品应用领域，可以很好保护关键MOS开关器件使用寿命，以及提高系统的稳定性的效果。此外，通过反相单元、输入电容的设计，有效避免了光伏组件的尖峰干扰传导至MCU，导致MCU失效，影响系统的稳定性。
[0020]此外，将该保护电路与组件级关断器配套使用在光伏系统时，当系统中的组件级关断器采集的电能参数出现异常，但载波通讯却仍一直启用时，可初步判定反相单元或者其前级的分压单元异常，可以根据具体情况将MCU的GPIO拉高或者拉低，保证PLC载波通信功能不影响系统的稳定性。
[0021]而且，将该保护电路应用到光伏发电系统中时，可以实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏组件电压跌落保护电路，其应用于光伏发电系统，设置在光伏组件与处理器之间，其特征在于，所述电压跌落保护电路包括分压单元、反相单元和逻辑判断单元；其中，所述分压单元包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的输入端与所述光伏组件的正极输出连接，所述第一分压电阻的输出端与所述反相单元的第一输入端连接，所述第二分压电阻的输入端与所述第一分压电阻输出端连接，所述第二分压电阻的输出端接地；其中，所述反相单元实现逻辑代数非的功能；其中，所述逻辑判断单元实现逻辑代数或门的功能，所述反相单元的第一输出端与所述逻辑判断单元的第一输入端连接，所述逻辑判断单元的第二输入端与所述处理器的GPIO接口连接。2.根据权利要求1所述的光伏组件电压跌落保护电路，其特征在于，所述反相单元的第三输入端和第二输出端接地；所述逻辑判断单元的第三输入端和第二输出端接地。3.根据权利要求2所述的光伏组件电压跌落保护电路，其特征在于，所述反相单元的第二输出端连接第一电容之后接地；所述逻辑判断单元的第二输出端连接第二电容之后接地。4.根据权利要求1所述的光伏组件电压跌落保护电路，其特征在于，所述电压跌落保护电路还包括设置在所述光伏...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨民键，曹建华，冯成，姚武涛，张俊奎，郑少杰，
申请(专利权)人：上海劭能新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：