[發明專利]自動快速控制電壓安全的光伏優化裝置、方法及系統

在審

• 申請號: 202211702664.3
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115764889A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 陳維;宋悅
• 申請（專利權）人: 深圳市中旭新能源有限公司;江蘇旭邁思電源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02H7/20;H02J3/46;H02J13/00
• 代理公司: 深圳珠峰知識產權代理有限公司 44899
• 代理人: 黃偉

本發明公開了一種自動快速控制電壓安全的光伏優化裝置、方法及光伏系統，屬于光伏設備保護技術領域。光伏發電系統發生緊急故障時，本發明通過創造光伏組串電路的短路環境，以降低系統中的功率優化器中的ASIC芯片的Mode管腳的輸入電壓，并在功率優化器判定Mode管腳輸入電壓低于預設的閾值電壓時，ASIC芯片控制功率優化器進入安全工作模式，實現了對光伏發電系統的超快速組件級關斷，關斷時間可以少于0.5S,防止故障擴大，確保用戶人員與財產安全。當進行光伏發電系統安裝或運維時，光伏組串可能是斷開狀態，此時通過關掉光伏逆變器交流開關，以停止發送心跳包通信信號，實現了對光伏發電系統的組件級關斷，確保了人員安全。

技術領域

本發明涉及光伏設備保護技術領域，具體涉及一種自動快速控制電壓安全的光伏優化裝置、方法及系統。

背景技術

光伏功率變換裝置能夠解決眾多光伏組件相互串聯（光伏組串）時的光伏組件間輸出功率失配的問題，若光伏組串中的每塊光伏組件配置功率優化器，每塊光伏組件相對于光伏組串而言為一個獨立個體，其獨立進行MPPT（Maximum Power Point Tracking，最大功率跟蹤，簡稱MPPT）跟蹤，其輸出功率不會受到其他光伏組件的影響，即光伏組串中的一塊或部分組件出現表面被遮擋、臟污、熱斑等問題時，其他光伏組件仍然能夠輸出最大功率，避免光伏組件串聯應用時，由于上述遮擋等原因引起的光伏組串失配及串功率損失。

在涉及電壓安全的現有技術中，海外公司已完成基于看門狗技術的組件級快速關斷的專利布局，其中專利號為US8933321B2的由Tigo Energy公司申請的美國專利，公開了一種基于看門狗技術的斷開太陽能電池板的系統和方法，其包括：耦合在太陽能模塊和電源總線之間的本地控制器的看門狗單元，電源總線配置為將多個太陽能模塊連接到逆變器。看門狗單元具有：本地控制器，其被配置為監視來自遠離太陽能模塊的中央控制器的通信，并確定該通信是否已中斷超過預定允許跳過次數的時間段。

但這種方案，是基于看門狗技術，對通信的可靠性提出了很高的要求，通常采用可靠性很高的電力載波通信（PLC）作為通信方式，而且，為了防止由于誤操作引起錯誤的斷開太陽能模塊，因此需要持續一段時間沒有檢測到信號后才能關斷太陽能模塊。在2017年美國NEC 公布的規則中，要求在快速關斷裝置啟動后 30S 內實現“組件級關斷”， 然而由于在以上持續的時間內無法實現組件級關斷，光伏組件還會持續產生電能，短路及電弧故障不會消除，嚴重的會引起火災故障擴大，對人員及財產造成不可逆的傷害與風險，因此需要一種更快速的組件級關斷方式。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種自動快速控制電壓安全的光伏優化裝置、方法及系統，以實現組件級的快速關斷，確保光伏發電系統使用安全。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

提供一種自動快速控制電壓安全的光伏優化裝置，配置于光伏發電系統中，所述光伏發電系統包括若干個連接在光伏逆變器的直流母線上的光伏組串，所述光伏組串由若干個光伏組件串聯構成，所述光伏組件包括光伏發電單元和用于接入所述光伏發電單元的功率優化器，所述光伏優化裝置包括配置于所述光伏發電單元輸出側的所述功率優化器，以及配置于所述光伏組串輸出側的直流旁路電路，若干個所述功率優化器的輸出端相串聯作為光伏組串輸出端；所述直流旁路電路包括安全旁路控制器、第一輔助電源和第三開關，所述第三開關連接在光伏逆變器的直流端的正輸入端和負輸入端之間，所述第一輔助電源的電輸入端連接所述光伏逆變器的交流端，所述第一輔助電源的電輸出端連接所述第三開關為所述第三開關供電；

所述功率優化器包括低電壓保護及安全調修電路，所述功率優化器中的ASIC芯片在檢測到MODE管腳的輸入電壓，也即所述低電壓保護及安全調修電路的輸出電壓，低于預設閾值電壓時，判定所述光伏發電系統發生短路故障，則控制所述功率優化器切換到或維持在安全工作模式；