[发明专利]短路型光伏组件关断装置

说明书

本发明提供了一种短路型光伏组件关断装置，光伏组件的正输出端分别连接供电电路、监测采集电路、NTC热敏电阻以及第二开关K2；光伏组件的负输出端分别连接供电电路、监测采集电路、第一开关K1以及第二开关K2；供电电路的输出端分别连接双向通信电路、驱动电路以及监测采集电路；双向通信电路的输出端连接驱动电路；驱动电路连接第一开关K1，驱动电路连接第二开关K2；监测采集电路连接双向通信电路的第二输入端；第一开关K1连接NTC热敏电阻。本发明的器件的额定耐压值大大降低，无需额外增设电源，可以节约成本，同时，利用NTC热敏电阻的防浪涌特性，消除了光伏组件短路时产生的冲击电流，提高了操作安全性。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体地，涉及一种短路型光伏组件关断装置。

背景技术

近年来我国的光伏发电产业迅速发展，经济效益显著提升，但是与此同时，由光伏电站安全产生的事故频频发生，据统计，80％以上的光伏电站火灾的原因是由直流侧故障引起的。因此，需要对光伏电站的直流侧采取必要的保护措施。

光伏组件串联后具有很高的电压，光伏电站停止运行后仍然存在直流侧的风险。美国电气法案NEC2017中的690.12要求光伏阵列具备快速关断功能，且在光伏阵列关断保护后的30s内，距离阵列0.305m范围内的任意导体之间、导体与大地之间的电压不超过80V。现投入使用的光伏组件的功率不断增大，组件的开路电压也不断增大，需要对开路电压为40V以上的光伏阵列进行组件级别的关断。

目前文献中研究的组件关断装置主要包括短路型和断路型装置，其中短路型装置具有以下两个优点：1、短路型关断装置工作时承受的电压较小，断开型关断装置选择器件时需要考虑整个光伏组串的电压，而短路型关断装置的额定电压仅为一个光伏组件的开路电压，在选择器件上可以选择耐压小的器件，节约成本；2、短路型关断装置可以将光伏组件输出电压降到零，断开型关断装置会将组件的输出电压限制在开路电压，而短路型关断装置的组件输出电压为零，对于操作者和消防员来说更加安全。

但是组件直接短路会具有潜在的危险，组件的等效电容在很多稳态特性的研究中被忽略，但其等效电容在动态过程中可能会相当大，光伏组件由多个光伏电池串联和并联组成，在断路时每个串联的光伏电池的等效电容上电压之和为开路电压，光伏阵列的等效电容在开路时为短路时的数十倍。在组件短路的瞬间，由于等效电容的作用，光伏组件对短路回路放电，由于短路回路串联的等效电阻很小，可能会出现意料之外的冲击电流，这个电流是组件短路电流的数倍，有可能损坏关断装置，也不利于关断装置器件的选型，有必要对装置短路关断时可能产生的冲击电流采取保护措施。