一种光伏组件关断控制电路的制作方法

本申请涉及光伏发电和通讯，具体涉及到一种光伏组件关断控制电路。

背景技术：

1、由于太阳能的可再生性及清洁性，光伏并网发电技术得以迅猛发展。目前光伏系统由多个光伏组件串联形成光伏组串，再经逆变器变换成交流电后传输至电网。而串联的光伏组件阵列形成的直流电压很高，并存在很大的安全隐患，为了提高光伏系统的安全性，要求光伏组件能够自我关断。为了满足上述要求，常规的一种组件关断控制电路是通过在光伏组件电源输入的负极采用nmos（n）的方式控制，由于电流路径需要有回路路径，所以电流从vin+进来，经过nmos（n）的d极流到s极再回到电源输入的vin-，这样整个电流形成完整的回路。控制nmos导通或关断是通过处理器的gpio口，放在负极控制，此类nmos选择需满足耐压及功率要求，超出耐压与功率要求的会导致nmos损坏，这样nmos（n）的d极和s极电压都是零，只要g极电压大于s极电压2v以上就能nmos就能导通，而一般处理器的gpio出来的高电平可以达到3.3v，所以此电路可以实现控制。另外一种方式是将控制电流回路路径放在电源输入的正极进行控制，此时处理器从输入端取电，通过降压芯片转成低压给处理器供电，依然采用的是nmos（n），电流路径是输入vin+进来，经过nmos（n）的d极流到s极，再从vin-回到输入负极，形成完整的电流回路路径，由于nmos要导通要求g极电压要大于d极电压2v以上，而光伏组件输入端电压最大是60v，导致nmos（n）的d极电压为60v，此时g极的电压要大于62v才能导通，这种情况下由于处理器的gpio处理器的gpio，因此无法直接控制nmos的g极，需要增设额外升压模块，处理器控制升压模块何时去升压并去控制nmos（n）的g极进行导通与关断的控制。

2、然而，上述控制方式存在一些缺陷需要克服。首先当将控制开关设置在负极线路上时，虽然电源正负极相对之间可以关断功率输出，但是由于其正极依然会存在电能的传输，正极线路与地之间依然存在电势差。因此，当操作人员接触正极线路和地面时，正极线路和地面之间形成电流回路，存在触电风险。而将控制开关设置在正极线路上时，虽然可以有效避免正极输出断开后与大地之间的电势差，避免相应的安全风险，但是正极控制开关需要增设升压模块，通过该升压模块来控制开关的导通与断开，一方面增加了设计和生产成本，同时控制逻辑变为间接控制，整体设计变得复杂，增加了不确定性和稳定性。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本申请中提供了一种光伏组件关断控制电路，其包括电源输入、处理器、分压三极管、分压电阻和pmos开关组；所述电源输入包括输入正极和输入负极，所述pmos开关组设置在所述输入正极上，所述pmos开关组的s极连接所述正极输入，所述pmos开关组的g极通过所述分压电阻连接所述分压三极管的c极，所述分压三极管的b极连接所述处理器；所述分压电阻包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述分压电阻的一端通过所述pmos开关组的s极连接所述电源输入正极，其另一端连接所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端连接所述分压三极管的c极；所述分压三极管的e极接地。

2、作为一种优选的技术方案，所述光伏组件关断控制电路还包括基极分流电阻和对地稳态电阻，所述分压三极管的b极连接所述基极分流电阻和对地稳态电阻的中间，所述对地稳态电阻的另一端连接所述处理器，所述基极流电阻的另一端接地。

3、作为一种优选的技术方案，所述pmos开关组为由两组pmos开关组合得到，其包括第一pmos开关和第二pmos开关；所述第一pmos开关的g极连接所述第二pmos开关g极，所述第二pmos开关的d极连接所述第一pmos开关的d极；所述第二pmos开关的s极连接所述第一pmos开关的s极。

4、作为一种优选的技术方案，所述电源输入的最低输入电压vmin不低于10v，最高输入电压vmost不高于80v。

5、作为一种优选的技术方案，所述处理器包括供电单元，用以为所述处理器供电，所述供电单元提供的电压为3~5v。

6、作为一种优选的技术方案，所述第一分压电阻、第二分压电阻和最低输入电压vmin之间满足如下关系式：

7、vmin– [r2/(r2+r1)]* vmin＞ 2v；

8、其中r2表示第二分压电阻的阻值，r1表示第一分压电阻的阻值。

9、作为一种优选的技术方案，所述第一分压电阻、第二分压电阻和最高输入电压vmost之间满足如下关系式：

10、vmost– [r2/(r2+r1)]* vmost＜ 20v；

11、其中r2表示第二分压电阻的阻值，r1表示第一分压电阻的阻值。

12、作为一种优选的技术方案，所述第一分压电阻和第二分压电阻中流过的静态电流不高于70μa，不低于7μa。

13、作为一种优选的技术方案，所述基极分流电阻与对地稳态电阻之间的比值不低于9：1。

14、作为一种优选的技术方案，所述基极分流电阻与对地稳态电阻中流过的静态电流不高于5μa。

15、本申请中提供的光伏组件关断控制电路与传统的控制电路相比具有如下有益效果：

16、本申请中通过采用设置在电源输入正极线路上的组合pmos与分压三极管、处理器等器件组成的控制电路，确保关断电流回路路径时关断的是正极电源输出，有效避免在关断状态下正极线路与大地之间不产生电势差，从而从源头避免可能出现的安全风险。此外，本申请中巧妙的采用pmos开关设计，而非nmos开关，而且与之配套组合使用的分压三极管、电阻等器件都是无源器件，软件控制逻辑简单，摒弃了复杂的控制逻辑，同时极大的降低了设计成本。而且，本申请中巧妙的将两组pmos开关组合在一起使用，极大的降低了pmos开关的承受电流强度，大大减小了pmos的发热程度，有效避免了开关的使用寿命可能受到的影响。

技术特征：

1.一种光伏组件关断控制电路，其特征在于，其包括电源输入、处理器、分压三极管、分压电阻和pmos开关组；所述电源输入包括输入正极和输入负极，所述pmos开关组设置在所述输入正极上，所述pmos开关组的s极连接所述正极输入，所述pmos开关组的g极通过所述分压电阻连接所述分压三极管的c极，所述分压三极管的b极连接所述处理器；所述分压电阻包括第一分压电阻r和第二分压电阻，所述分压电阻的一端通过所述pmos开关组的s极连接所述电源输入正极，其另一端连接所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端连接所述分压三极管的c极；所述分压三极管的e极接地。

2.根据权利要求1所述的光伏组件关断控制电路，其特征在于，所述光伏组件关断控制电路还包括基极分流电阻和对地稳态电阻，所述分压三极管的b极连接所述基极分流电阻和对地稳态电阻的中间，所述对地稳态电阻的另一端连接所述处理器，所述基极分流电阻的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的光伏组件关断控制电路，其特征在于，所述pmos开关组为由两组pmos开关组合得到，其包括第一pmos开关和第二pmos开关；所述第一pmos开关的g极连接所述第二pmos开关g极，所述第二pmos开关的d极连接所述第一pmos开关的d极；所述第二pmos开关的s极连接所述第一pmos开关的s极。

4.根据权利要求1~3任一项所述的光伏组件关断控制电路，其特征在于，所述电源输入的最低输入电压vmin不低于10v，最高输入电压vmost不高于80v。

5.根据权利要求4所述的光伏组件关断控制电路，其特征在于，所述处理器包括供电单元，用以为所述处理器供电，所述供电单元提供的电压为3~5v。

6.根据权利要求4所述的光伏组件关断控制电路，其特征在于，所述第一分压电阻、第二分压电阻和最低输入电压vmin之间满足如下关系式：

7.根据权利要求4所述的光伏组件关断控制电路，其特征在于，所述第一分压电阻、第二分压电阻和最高输入电压vmost之间满足如下关系式：

8.根据权利要求6或7所述的光伏组件关断控制电路，其特征在于，所述第一分压电阻和第二分压电阻中流过的静态电流不高于70μa，不低于7μa。

9.根据权利要求2所述的光伏组件关断控制电路，其特征在于，所述基极分流电阻与对地稳态电阻之间的比值不低于9：1。

10.根据权利要求9所述的光伏组件关断控制电路，其特征在于，所述基极分流电阻与对地稳态电阻中流过的静态电流不高于5μa。

技术总结
本申请涉及光伏发电和通讯技术领域，具体涉及到一种光伏组件关断控制电路。其包括电源输入、处理器、分压三极管、分压电阻和PMOS开关组；所述电源输入包括输入正极和输入负极，所述PMOS开关组设置在所述输入正极上，所述PMOS开关组的S极连接所述正极输入，所述PMOS开关组的G极通过分压电阻连接分压三极管的C极，分压三极管的B极连接所述处理器；所述分压电阻包括第一分压电阻和第二分压电阻，分压电阻的一端通过PMOS开关组的S极连接所述电源输入正极，其另一端连接所述第二分压电阻的一端，第二分压电阻的另一端连接分压三极管的C极，分压三极管的E极接地。确保关断电流回路路径时关断的是正极电源输出，有效避免在关断状态下可能出现的安全风险。

技术研发人员：曹建华,冯成,张俊奎,姚武涛,郑少杰,柴鸿博,杨民键
受保护的技术使用者：上海劭能新能源科技有限公司
技术研发日：20221214
技术公布日：2024/1/13