一种关断器及其关断方法、光伏系统与流程

1.本发明属于关断技术领域，更具体的说，尤其涉及一种关断器及其关断方法、光伏系统。


背景技术：

2.如图1所示，由于逆变器每路boost会接入两串光伏组串，实际光伏并网系统中，由于光照遮挡、组件老化或者组件数量不同等原因，会导致接入同一路boost的两串组串的电压不一致，当逆变器关机后，组串电压高的一路会向组串电压低的一路反灌电流。
3.在带关断器的光伏组串中，由于组串电压差异，逆变器关机后同样会形成反灌电流，电压高的组串向电压低的一路反灌，此时由于关断器输出电参数稳定，且关断器的输出电流正常，也即反灌电流，会导致电压高组串的关断器不能关断，不符合该场景下的关断器关断要求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种关断器及其关断方法、光伏系统，用于实现关断器所在系统的关机要求，简单易行，不需要额外对硬件电路进行修改。
5.本技术第一方面公开了一种关断器的关断方法，逆变器持续间隔扰动所述关断器的输出电参数，所述关断方法，包括：
6.所述关断器检测所述关断器的输出电参数是否在预设时间内保持不变；
7.若是，则所述关断器控制自身关断；
8.若否，则所述关断器保持正常运行。
9.可选的，在上述关断器的关断方法中，在所述关断器保持正常运行之前，还包括：
10.所述关断器检测所述关断器的输出电参数是否在预设时间内发生预设次数波动；
11.若是，则执行所述关断器保持正常运行的步骤；
12.若否，则执行所述关断器控制自身关断的步骤。
13.可选的，在上述关断器的关断方法中，所述关断器检测所述关断器的输出电参数是否在预设时间内发生预设次数波动，包括：
14.所述关断器检测所述关断器的输出电参数是否在预设时间内发生至少2次波动。
15.可选的，在上述关断器的关断方法中，所述波动为所述关断器的输出电参数降低、升高、先升高再降低、先降低再升高中的至少一种。
16.可选的，在上述关断器的关断方法中，所述输出电参数为输出电压和/或输出电流。
17.可选的，在上述关断器的关断方法中，还包括：
18.逆变器检测自身是否需要继续运行；
19.若是，则控制自身运行，并扰动所述关断器的输出电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动。
20.可选的，在上述关断器的关断方法中，扰动所述关断器的输出电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动，包括：
21.在所述逆变器的boost电路不工作的工况下，扰动所述逆变器的直流母线电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动。
22.可选的，在上述关断器的关断方法中，扰动所述关断器的输出电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动，包括：
23.在所述逆变器的boost电路工作的工况下，扰动boost电路的输入电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动。
24.可选的，在上述关断器的关断方法中，所述逆变器扰动所述关断器的输出电参数的时间大于等于所述关断器的输出电参数的采样间隔。
25.本技术第二方面公开了一种关断器，包括：控制器、检测单元、可控开关和二极管；
26.所述可控开关的第一端作为所述关断器的输入端正极；
27.所述可控开关的第二端与所述二极管的阴极相连，连接点作为所述关断器的输出端正极；
28.所述二极管的阳极分别作为所述关断器的输入端负极和输出端负极；
29.所述检测单元用于检测所述关断器的输出电参数，并传输至所述控制器；
30.所述可控开关的控制端与所述控制器的控制端相连；
31.所述控制器用于执行本技术第一方面相应项所述的关断器的控制方法。
32.本技术第三方面公开了一种光伏系统，包括：至少一个光伏组串和至少一个逆变器；
33.相应的逆变器的直流侧连接相应的光伏组串的输出端；
34.所述光伏组串包括：多个光伏组件和多个本技术第二方面公开的关断器；
35.所述光伏组件的输出端与相应的关断器的输入端相连；
36.同一所述光伏组串的各个所述关断器的输出端级联，级联后的两端作为相应光伏组串的输出端。
37.可选的，在上述光伏系统中，所述逆变器包括：boost电路和逆变电路；
38.所述boost电路的一侧作为所述逆变器的直流侧；
39.所述boost电路的另一侧通过直流母线与所述逆变电路的直流侧相连；
40.所述逆变电路的交流侧作为所述逆变器的交流侧。
41.可选的，在上述光伏系统中，所述逆变器用于检测自身是否需要继续运行；若是，则控制自身运行，并扰动所述光伏组串的输出电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动。
42.可选的，在上述光伏系统中，还包括：至少一个储能单元；
43.各个所述储能单元与相应的所述逆变器的直流母线相连。
44.从上述技术方案可知，本发明提供的一种关断器的关断方法，逆变器持续间隔扰动关断器的输出电参数，该关断方法包括：关断器检测关断器的输出电参数是否在预设时间内保持不变；若是，则关断器控制自身关断；若否，则关断器保持正常运行；也即设定关断器关断条件为输出电参数一段时间内稳定不变则关断器关断；解决现有技术中带关断器的光伏组串中，由于组串电压差异，逆变器关机后同样会形成反灌电流，电压高的组串向电压
低的一路反灌，此时由于关断器输出电参数稳定，且关断器的输出电流正常，也即反灌电流，会导致电压高组串的关断器不能关断，不符合该场景下的关断器关断要求的问题；实现关断器所在系统的关机要求，简单易行，不需要额外对硬件电路进行修改。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
46.图1是现有技术提供的光伏系统的示意图；
47.图2是本发明实施例提供的一种关断器的关断方法的流程图；
48.图3是本发明实施例提供的另一种关断器的关断方法的流程图；
49.图4是本发明实施例提供的另一种关断器的关断方法的流程图；
50.图5是本发明实施例提供的另一种关断器的关断方法的流程图；
51.图6是本发明实施例提供的一种关断器的关断方法中扰动时序图；
52.图7是本发明实施例提供的一种关断器的示意图；
53.图8是本发明实施例提供的一种光伏系统的示意图；
54.图9是本发明实施例提供的一种光伏系统的示意图。
具体实施方式
55.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
56.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
57.本技术第一方面公开了一种关断器的关断方法，用于解决现有技术中带关断器的光伏组串中，由于组串电压差异，逆变器关机后同样会形成反灌电流，电压高的组串向电压低的一路反灌，此时由于关断器输出电参数稳定，且关断器的输出电流正常，也即反灌电流，会导致电压高组串的关断器不能关断，不符合该场景下的关断器关断要求的问题。
58.需要说明的是，关断器的输入端与光伏组件相连；关断器的输出端通过直流母线与逆变器相连。
59.参见图2，该关断器的控制方法，包括：
60.s101、关断器检测关断器的输出电参数是否在预设时间内保持不变。
61.其中，关断器的输出电参数的波动可以由逆变器扰动控制；也就是说，逆变器工作时，其持续间隔扰动关断器的输出电参数，以使关断器的输出电参数波动，在逆变器不工
作，停机时，该逆变器无法继续扰动关断器的输出电参数，这种情况下，关断器的输出电参数会保持不变。
62.在正常运行时，该直流母线电压会发生一定的波动，也即，不会在预设时间内保持不变；在故障或停机状态时，该直流母线电压会保持不变。
63.若关断器检测自身的输出电参数在预设时间内保持不变，则执行步骤s102。
64.s102、关断器控制自身关断。
65.若关断器检测自身的输出电参数在预设时间内未保持不变，则执行步骤s103。
66.s103、关断器保持正常运行。
67.需要说明的是，关断器关断时，将该关断器的输入端所连接的相应器件和逆变器之间的连接关系关断；在关断器保持正常运行时，该关断器的输入端所连接的相应器件和逆变器之间的连接关系保持。也即，关断器输入端的相应器件可以是通过该关断器输出能量至该逆变器。
68.在本实施例中，关断器检测关断器的输出电参数是否在预设时间内保持不变；若是，则关断器控制自身关断；若否，则关断器保持正常运行；也即设定关断器关断条件为输出电参数一段时间内稳定不变则关断器关断；解决现有技术中带关断器的光伏组串中，由于组串电压差异，逆变器关机后同样会形成反灌电流，电压高的组串向电压低的一路反灌，此时由于关断器输出电参数稳定，且关断器的输出电流正常，也即反灌电流，会导致电压高组串的关断器不能关断，不符合该场景下的关断器关断要求的问题；实现关断器所在系统的关机要求，简单易行，不需要额外对硬件电路进行修改。
69.在实际应用中，参见图3，步骤s103、关断器保持正常运行之前，还包括：
70.s201、关断器检测关断器的输出电参数是否在预设时间内发生预设次数波动。
71.需要说明的是，只要关断器的输出电参数在预设时间内发生波动，则说明关断器的输出电参数在预设时间内未保持不变；只要关断器在输出电参数在预设时间内未发生波动，则说明关断器的输出电参数在预设时间内保持不变。
72.具体的，该预设次数可以是1次也可以是至少2次。
73.预设次数的具体取值，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本技术的保护范围内。
74.若关断器检测关断器的输出电参数在预设时间内发生预设次数波动，则执行步骤s103、关断器保持正常运行。
75.若关断器检测关断器的输出电参数未在预设时间内发生预设次数波动，则执行步骤s102、关断器控制自身关断。
76.在实际应用中，预设时间为10s；或者，该预设时间为15s。该预设时间的具体取值，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本技术的保护范围内。
77.在实际应用中，参见图4，步骤s201、关断器检测关断器的输出电参数是否在预设时间内发生预设次数波动，包括：
78.s301、关断器检测关断器的输出电参数是否在预设时间内发生至少2次波动。
79.若关断器检测关断器的输出电参数在预设时间内发生至少2次波动，则执行步骤s103。
80.若关断器检测关断器的输出电参数未在预设时间内发生至少2次波动，则执行步
骤s102。
81.该输出电参数可以是输出电压和输出电流中的至少一个；当然，也不排除为其他形式，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本技术的保护范围内。
82.在实际应用中，波动为关断器的输出电参数降低、升高、先升高再降低、先降低再升高中的至少一种。
83.也就是说，波动为关断器的输出电参数降低、升高、先升高再降低、先降低再升高中的一种；或者，波动为关断器的输出电参数降低、升高、先升高再降低、先降低再升高中的至少两种的组合。
84.当然，也不排除该波动为其他情况，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本技术的保护范围内。
85.在实际应用中，参见图5，还包括：
86.s401、逆变器检测自身是否需要继续运行。
87.若是，则执行步骤s402。
88.s402、控制自身运行，并扰动关断器的输出电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动。
89.在实际应用中，扰动关断器的输出电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动的具体过程可以为：在逆变器的boost电路不工作的工况下，扰动逆变器的直流母线电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动。
90.扰动关断器的输出电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动的具体过程还可以为：在逆变器的boost电路工作的工况下，扰动boost电路的输入电参数，以使对应的关断器的输出电参数波动。
91.具体的扰动控制，由逆变器中处于工作状态的相应器件进行扰动，从而实现直接或间接扰动关断器的输出电参数即可，此处不再一一赘述，均在本技术的保护范围内。
92.若否，则该逆变器关机，进而该关断器的输出电参数会趋近于稳定。
93.在实际应用中，逆变器扰动关断器的输出电参数的时间大于等于关断器的输出电参数的采样间隔，以保证该逆变器对关断器的输出电参数的扰动，被关断器检测到。
94.如图6所示，关断器关断条件设置为关断器的输出电参数维持预设时间t2不变后关断；正常运行时逆变器通过周期性扰动逆变器输入电压实现持续通知关断器维持导通状态。图6中，boost1、boost2、boost3均为相应boost电路的输入电压vpv的变化曲线。
95.下面对关断器和逆变器结合使用的具体过程进行说明：
96.逆变器在逆变器正常运行过程中，周期性控制关断器的输出电参数产生波动，当逆变器不再扰动关断器的输出电参数或逆变器关机时，则说明关断器需要关断。
97.关断器实时监测自身的输出电参数，若关断器的输出电参数能周期性检测到波动，则关断器维持导通；若关断器的输出电参数持续预设时间内都检测不到波动，则关断器关断；此处该预设时间即指关断器的关断时间，根据实际系统规格选择，可以是10s或15s。
98.需要说明的是，由于正常运行时逆变器会周期性扰动自身的输入端电压，为了减小对输出功率的影响，当多路boost电路工作时，各路boost电路错开扰动，如图8所示，若运行时boost电路不工作，也即逆变器的输入电压比较高，不需要boost电路升压时，各路输入电压同步扰动。其中，逆变器的一侧与关断器相连，可以将关断器的输出电参数等效视为逆
变器的输入电压。
99.逆变器的输入端电压扰动周期选择需要满足关断器关断时间内至少扰动2次，此处选择4s或5s，扰动的形式可以是逆变器的输入电压降低、升高、先升高再降低或者先降低再升高，逆变器的输入电压扰动的范围v1选取需要考虑关断器组串长度和电压识别精度，可选择100v、150v等。
100.逆变器的输入电压扰动时间t1需要考虑关断器输出电参数的采样时间，可选择200ms或500ms。
101.当然也可以是其他取值，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本技术的保护范围内。
102.在本实施例中，设定关断器关断条件为输出电参数在预设时间内稳定不变则关断器关断；在系统正常运行时，需要逆变器按照特定周期扰动输入电压即关断器的输出电参数，制造关断器的输出电参数波动；在系统包括多路boost电路时，为了减少对于输出功率的影响，多路boost电路工作时，每路boost电路间隔扰动，boost电路不工作时，各路boost电路同步扰动。
103.本技术另一实施例提供了一种关断器。
104.参见图7，该关断器，包括：控制器(未进行图示)、检测单元(未进行图示)、可控开关t和二极管d。
105.可控开关t的第一端作为关断器的输入端正极、与电池板的正极相连。
106.可控开关t的第二端与二极管d的阴极相连，连接点作为关断器的输出端正极、与直流母线正极相连。
107.二极管d的阳极分别作为关断器的输入端负极和输出端负极、分别与直流母线负极和电池板负极相连。
108.检测单元用于检测关断器的输出电参数，并传输至控制器。具体的，检测单元的输入端与关断器的输出端相连，以检测关断器的输出电参数；检测单元的输出端与控制器的输入端相连，以传输关断器的输出电参数至控制器。该输出电参数包括；输出电流iout和/或输出电压uout。
109.可控开关t的控制端与控制器的控制端相连，以使该控制器控制该可控开关的通断，实现关断器的关断和运行控制。
110.控制器用于执行关断器的控制方法。
111.该控制器的具体过程和原理，详情参见上述实施例提供的关断器的控制方法，此处不再一一赘述，均在本技术的保护范围内。
112.需要说明的是，该控制器为该关断器的控制器，在上述关断器的控制方法中，需要逆变器协作的部分不是该控制器的执行步骤。
113.如图7所示，uin为关断器的输入电压、也即电池板的输出电压；uout为关断器的输出电压；iout为关断器的输出电流。
114.本技术另一实施例提供了一种光伏系统。
115.参见图8，该光伏系统，包括：至少一个光伏组串和至少一个逆变器204。
116.相应的逆变器204的直流侧与连接相应的光伏组串的输出端。
117.该逆变器204可以是连接电网，也可以连接相应负载，也就是说，该光伏系统可以
是离网的，也可以是并网的，此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本技术的保护范围内。
118.光伏组串包括：多个光伏组件201和多个关断器202。
119.光伏组件201的输出端与相应的关断器202的输入端相连。
120.需要说明的是，光伏组件201与关断器202可以是一一对应关系(如图8所示)，也可以是一对多的关系(未进行图示)，还可以是多对一的关系(未进行图示)；此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本技术的保护范围内。
121.同一光伏组串的各个关断器202的输出端级联，级联后的两端作为相应光伏组串的输出端。
122.该关断器202的具体结构和工作过程，详情参见上述实施例提供的关断器，此处不再一一赘述，均在本技术的保护范围内。
123.在实际应用中，如图9所示，逆变器204包括：boost电路302和逆变电路301。
124.boost电路302的一侧作为逆变器204的直流侧。
125.boost电路302的另一侧通过直流母线与逆变电路301的直流侧相连。
126.逆变电路301的交流侧作为逆变器204的交流侧。
127.需要说明的是，关断器202的输出电参数即为逆变器204的输入电压，当逆变器204的boost电路302工作时，逆变器204的输入电压经过升压得到直流母线电压；当逆变器204的boost电路302不工作时，直流母线电压即是逆变器204的输入电压。
128.在实际应用中，在逆变器204的boost电路302不工作的工况下，扰动逆变器204的直流母线电参数，以使对应的关断器202的输出电参数波动。在逆变器204的boost电路302工作的工况下，扰动boost电路302的输入电参数，以使对应的关断器202的输出电参数波动。
129.需要说明的是，直流母线的位置可以有多种，第一种为：直流母线可以设置在boost电路302之前，也即光伏组串与逆变器204之间通过直流母线相连；在boost电路302工作时，扰动直流母线电参数，在boost电路302不工作时，扰动逆变电路301的输入电参数。
130.第二种为：该直流母线也可以设置在boost电路302之后，也即boost电路302的另一侧通过直流母线与逆变电路301的直流侧相连；第二种情况时，在boost电路302工作时，扰动boost电路302的输入电参数，在boost电路302不工作时，扰动boost电路302与逆变电路301之间的直流母线电参数。
131.第三种为：该直流母线还可以设置在逆变电路301内部；当然也不排除为其他情况，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本技术的保护范围内。具体的扰动控制逆变器204中处于工作状态的相应器件进行扰动，从而实现直接或间接扰动关断器202的输出电参数即可，此处不再一一赘述，均在本技术的保护范围内。
132.逆变器204用于检测自身是否需要继续运行；若是，则控制自身运行，并扰动关断器的输出电参数，以使对应的关断器202的输出电参数波动。
133.在实际应用中，还包括：至少一个储能单元(未进行图示)。
134.各个储能单元与相应的逆变器204的直流母线相连。
135.具体的，储能单元的正极与逆变器204的直流母线正极相连，储能单元的负极与逆变器204直流母线负极相连。
136.需要说明的是，各个储能单元之间可以采用串联连接和/或并联连接，其具体连接形式此处不再一一赘述，只要保证各个储能单元直接或间接连接与相应的逆变器直流母线相连即可，均在本技术的保护范围内。
137.也就是说，该关断器可以应用于单光伏系统中，也可以是应用于光伏系统和储能系统结合的光储系统中；当然，也不排除其他应用场景，此处不再一一赘述，均在本技术的保护范围内。
138.本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
139.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
140.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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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。