一种光伏直流防反装置的制作方法

本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏直流防反装置。

背景技术：

光伏并网发电系统中一般由多个光伏组件串联形成光伏组串，以获得较高的直流电压；光伏组串中的光伏组件在接收光照时，生成正向的直流电能，经过逆变器逆变成交流电能送入电网。

在夜间，光伏组串输出电压基本为0，此时若逆变器按照SVG(Static Var Generating，静止无功发生)功能运行，会在光伏直流侧形成较高的直流电压，若该电压超过光伏组串的反向击穿电压，会在光伏组件上形成反向的电流。反向电流会增加逆变器在夜间SVG运行时的有功损耗，另外较大的反向电流可能会造成光伏组件永久性的损坏。

现有技术为了防止上述现象发生，一般通过在主电路中增加防反二极管来防止光伏组件接收反向电流，但是由于二极管正向导通压降较大，在光伏组件正常发电时会造成不可忽略的系统发电量的损失。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种光伏直流防反装置，以解决现有技术中由于二极管正向导通压降带来系统发电量损失的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种光伏直流防反装置，包括：驱动电源和开关装置；其中：

所述驱动电源的输入端与光伏组串的输出端相连；

所述驱动电源的输出端与所述开关装置的控制端相连；

所述开关装置设置于所述光伏组串与逆变器直流侧之间；

所述驱动电源为线性稳压电源，或者为DC/DC开关电源。

优选的，所述驱动电源包括串联的多级线性稳压电源。

优选的，所述光伏直流防反装置还包括：通信电路；

所述通信电路的输入端接收外部控制指令；

所述通信电路的输出端与所述开关装置的控制端相连。

优选的，所述驱动电源的输入端与经过汇流箱汇流后的光伏组串的输出端相连。

优选的，所述光伏直流防反装置集成于逆变器中。

优选的，所述光伏直流防反装置集成于汇流箱中，所述汇流箱与N个所述光伏组串相连；N为大于1的正整数；

所述驱动电源的输入端与N个所述光伏组串中任一所述光伏组串的输出端相连；

所述光伏直流防反装置还包括：N-1个开关装置；

每个所述光伏组串的输出端与所述逆变器直流侧之间各自设置有一个所述开关装置；

N个所述开关装置的控制端均与所述驱动电源的输出端相连。

优选的，所述光伏直流防反装置还包括：N个二极管；

N个所述二极管的阳极分别与N个所述光伏组串的正极相连；

N个所述二极管的阴极相连，连接而成的阴极公共点与所述驱动电源的输入端正极相连。

优选的，N个所述光伏直流防反装置集成于汇流箱中，所述汇流箱与N个所述光伏组串相连；N为大于1的正整数；

N个所述光伏直流防反装置分别与N个所述光伏组串相连。

优选的，所述开关装置设置于所述光伏组串的正极与逆变器直流侧正极之间；

或者，所述开关装置设置于所述光伏组串的负极与逆变器直流侧负极之间；

或者，所述开关装置包括：两个开关；一个开关设置于所述光伏组串的正极与逆变器直流侧正极之间，另一开关设置于所述光伏组串的负极与逆变器直流侧负极之间。

优选的，所述开关装置为电子控制的机械开关，或者，可控的半导体开关。

由上述方案可知，本实用新型提供的光伏直流防反装置，通过驱动电源与光伏组串的输出端相连，当光伏组串的输出电压不足时，线性稳压电源或者DC/DC开关电源作为驱动电源，能够控制开关装置断开；由于开关装置设置于光伏组串与逆变器直流侧之间，当开关装置断开后，能够避免光伏组串接收反向电流，进而避免逆变器在夜间SVG运行时的有功损耗和光伏组串中光伏组件永久性的损坏；同时，由于未在主电路中增加防反二极管，因此避免了现有技术由于二极管正向导通压降带来系统发电量损失的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的连接示意图；

图9为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的连接示意图；

图10为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的连接示意图；

图11为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的连接示意图；

图12为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的结构示意图；

图13为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的结构示意图；

图14为本实用新型实施例提供的光伏直流防反装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种光伏直流防反装置，以解决现有技术中由于二极管正向导通压降带来系统发电量损失的问题。

具体的，该光伏直流防反装置，参见图1，包括：驱动电源100和开关装置200；其中：

驱动电源100的输入端与光伏组串的输出端相连；

驱动电源100的输出端与开关装置200的控制端相连；

开关装置200设置于光伏组串与逆变器直流侧之间；

驱动电源100为线性稳压电源，或者为DC/DC开关电源。

具体的工作原理为：

当光伏组串的输出电压超过驱动电源100的启动电压时，驱动电源100正常启动，控制开关装置200闭合，使得光伏组串与逆变器直流侧之间连通。

当光伏组串的输出电压低于驱动电源100的维持运行电压时，驱动电源100停止工作，开关装置200的控制端断电，因此开关装置200断开；当开关装置200断开后，逆变器按照SVG功能运行时在光伏直流侧上形成的直流电压不会施加在光伏组串上，避免了光伏组串接收反向电流，进而避免逆变器在夜间SVG运行时的有功损耗和光伏组串中光伏组件永久性的损坏。

在具体的实际应用中，驱动电源100可以为线性稳压电源，参见图2；或者驱动电源100也可以为DC/DC开关电源，如图3、图5至图7所示的反激式开关电源的主拓扑，完整的反激式开关电源还包括控制芯片、芯片启动电路和反馈绕组供电电路、输出电压基准及反馈电路、一些保护电路等，均为现有技术，此处不再赘述；图2、图3、图5至图7均为一种示例，驱动电源100的具体实现形式并不限定于此，还可以根据其具体应用环境进行选用，均在本申请的保护范围内。

由于开关装置200设置于光伏组串与逆变器直流侧之间即可，对其具体位置并不做具体限定，比如，开关装置200设置于光伏组串的正极与逆变器直流侧正极之间；参见图1至图5。

或者，开关装置200设置于光伏组串的负极与逆变器直流侧负极之间；参见图6。

或者，开关装置200包括：两个开关；一个开关设置于光伏组串的正极与逆变器直流侧正极之间，另一开关设置于光伏组串的负极与逆变器直流侧负极之间；参见图7。

优选的，开关装置200为电子控制的机械开关，如继电器、接触器等，如图2至图4及图6所示，开关装置200为电磁继电器；或者，开关装置200也可以为可控的半导体开关，如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、SCR(Silicon Controlled Rectifier，可控硅整流器)以及图5所示的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等。

本实施例提供的该光伏直流防反装置，未在主电路中增加防反二极管，而能够通过上述原理，在光伏组串的输出电压不足时，通过线性稳压电源或者DC/DC开关电源作为驱动电源100，控制开关装置200断开，从而避免光伏组串接收反向电流，进而避免逆变器在夜间SVG运行时的有功损耗和光伏组串中光伏组件永久性的损坏；因此避免了现有技术由于二极管正向导通压降带来系统发电量损失的问题。

另外，在现有技术中还存在一种数字控制方案，通过比较逆变器直流侧电压与光伏组串的输出电压，在逆变器直流侧电压高于光伏组串的输出电压时，断开两者之间的连接；但是该方案需要复杂的数字控制电路，增加了防反装置的结构成本。

而本实施例通过线性稳压电源或者DC/DC开关电源作为驱动电源100，控制开关装置200即可实现光伏组串的防反功能，相比现有技术中的数字控制方案，其电路结构简单，成本低，可靠性高。

在具体的实际应用中，由于驱动电源100的输入输出压降较大，因此，当驱动电源100为线性稳压电源时，也可以采用多级线性电源串联的方式，以降低单个线性电源开关管上的电压和功耗，多级线性稳压电源中前级的输出电压大于后级的输出电压。

因此，当驱动电源100为线性稳压电源时，优选的，驱动电源100包括串联的多级线性稳压电源。

参见图4，驱动电源100采用两级线性稳压电源串联组成。

优选的，光伏直流防反装置还包括：通信电路；

通信电路的输入端接收外部控制指令；

通信电路的输出端与开关装置200的控制端相连。

通信电路通过接收外部控制指令，也能够控制开关装置200的开通和关断，为逆变器与光伏组串之间的通断提供了一种人为控制方式，能够应用于系统的检测等其他操作。

光伏并网发电系统中：

当逆变器为组串式逆变器时，多个光伏直流防反装置与光伏组串及逆变器的连接关系参见图8。

当逆变器为集中型逆变器时，逆变器直流侧一般设置有汇流箱，此时，多个光伏直流防反装置与光伏组串及逆变器的连接关系参见图9；也即，上述实施例中的驱动电源100的输入端与经过汇流箱汇流后的光伏组串的输出端相连。

此外，该光伏直流防反装置在光伏并网发电系统中可以单独设置，也可集成设置于其他设备中，比如，该光伏直流防反装置也可以集成于逆变器中；此时，逆变器包括该光伏直流防反装置及DC/AC逆变部分，如图10所示。

或者，当逆变器为集中型逆变器时，光伏直流防反装置还可以集成于汇流箱中，汇流箱与N个光伏组串相连，参见图11；N为大于1的正整数；

驱动电源100的输入端与N个光伏组串中任一光伏组串的输出端相连；

光伏直流防反装置还包括：N-1个开关装置200；

每个光伏组串的输出端与逆变器直流侧之间各自设置有一个开关装置200；

N个开关装置200的控制端均与驱动电源100的输出端相连。

图12以N＝2为例进行展示，两个开关装置200共用一个驱动电源100，节省装置成本。

优选的，光伏直流防反装置还包括：N个二极管；

N个二极管的阳极分别与N个光伏组串的正极相连；

N个二极管的阴极相连，连接而成的阴极公共点与驱动电源100的输入端正极相连。

图13也以N＝2为例进行展示，在两个开关装置200共用一个驱动电源100时，驱动电源100的输入端正极也可以通过二极管同时连接两路输入，在其中一路由于障碍物遮挡或者光伏组件故障而导致光伏组串没有正常输出电压时，光伏直流防反装置中的开关装置200仍然能正常导通，并不影响与该汇流箱相连的其他光伏组串的正常工作。

另外，当逆变器为集中型逆变器时，还可以采用N个光伏直流防反装置同时集成于汇流箱中，汇流箱与N个光伏组串相连；N为大于1的正整数；

N个光伏直流防反装置分别与N个光伏组串相连。

图14也以N＝2为例进行展示，其中的驱动电源100和开关装置200可以参见上述任一实施例，且其他具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。