一种光伏系统安全保护设备

摘要

本发明公开了一种光伏系统安全保护设备，包括N个依次串联的光伏模块、与第一个光伏模块及第N个光伏模块相连的逆变器、与逆变器相连交流空开，每个光伏模块均包括光伏组件、及通过第一接头与光伏组件的第一输出端相连的电缆关断器，第M个光伏模块中的光伏组件的第二输出端与第M‑1个光伏模块中的电缆关断器的第二接头相连，第M个光伏模块中的电缆关断器的第二接头与第M+1个光伏模块中的光伏组件的第二输出端相连；电缆关断器，用于当启动RSD之后，抵消光伏组件的第一输出端与第二输出端之间的输出电压，以使与逆变器相连的直流母线上的电压等于0。本申请公开的上述技术方案，可以提高控制的稳定性和稳定性，简化电路连接，降低成本。

权利要求

1.一种光伏系统安全保护设备，其特征在于，包括N个依次串联的光伏模块、与第一个所述光伏模块及第N个所述光伏模块相连的逆变器、与所述逆变器相连且用于与交流电网相连的交流空开，N为大于1的整数，每个所述光伏模块均包括光伏组件、及通过第一接头与所述光伏组件的第一输出端相连的电缆关断器，其中：第M个所述光伏模块中的所述光伏组件的第二输出端与第M-1个所述光伏模块中的所述电缆关断器的第二接头相连，第M个所述光伏模块中的所述电缆关断器的第二接头与第M+1个所述光伏模块中的所述光伏组件的第二输出端相连，M大于1且小于N，所述第一接头与所述第一输出端极性相同、所述第二接头与所述第二输出端极性相同；

所述电缆关断器，用于：当启动RSD之后，抵消所述光伏组件的所述第一输出端与所述第二输出端之间的输出电压，以使与所述逆变器相连的直流母线上的电压等于0。

2.根据权利要求1所述的光伏系统安全保护设备，其特征在于，当取消RSD之后，所述电缆关断器上的输出电压等于0，以使所述直流母线上的电压等于N个所述光伏组件的输出电压之和。

3.根据权利要求1所述的光伏系统安全保护设备，其特征在于，在每个所述光伏模块中，所述电缆关断器设置在所述光伏组件的接线盒中，其中：所述电缆关断器的第二接头与所述接线盒中的一输出端相连，并通过所述输出端与下一个所述光伏模块中的所述光伏组件相连。

4.根据权利要求3所述的光伏系统安全保护设备，其特征在于，在每个所述光伏模块中，所述电缆关断器设置在所述光伏组件的接线盒之外。

5.根据权利要求1至4任一项所述的光伏系统安全保护设备，其特征在于，所述电缆关断器包括第一电阻、第二电阻、主控开关、副控开关、二极管、电容、控制模块，其中：所述第一电阻的第一端与所述电缆关断器的正接头相连，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端、及所述副控开关的第一端相连，所述第二电阻的第二端、及所述副控开关的第二端均与所述电缆关断器的负接头相连；其中，所述电缆关断器的第一接头为所述电缆关断器的正接头，所述电缆关断器的第二接头为所述电缆关断器的负接头；

所述主控开关的第一端与所述电缆关断器的正接头相连，所述主控开关的第二端与所述电缆关断器的负接头相连；

所述二极管的正极与所述电缆关断器的正接头相连，所述二极管的负极与所述电容的第一端相连，所述电容的第二端与所述电缆关断器的负接头相连；

所述控制模块的两个输入端分别与所述电容相连，所述控制模块的第一输出端与所述主控开关的第三端相连，用于为所述主控开关提供第一驱动电压；所述控制模块的第二输出端与所述副控开关的第三端相连，用于为所述副控开关提供第二驱动电压；

其中，当所述电容的电压从最大值下降到第一设定值时，所述主控开关和所述副控开关开通；当所述电容的电压下降到第二设定值时，所述主控开关关断；当所述电容的电压上升到第三设定值时，所述主控开关开通；当所述电容的电压下降到第四设定值时，所述副控开关关断；当所述电容的电压上升到所述第四设定值时，所述副控开关开通；所述第一设定值大于所述第二设定值和所述第三设定值，所述第二设定值小于所述第三设定值，所述第四设定值小于所述第二设定值。

6.根据权利要求5所述的光伏系统安全保护设备，其特征在于，在电缆关断器的输出电压等于0时，所述主控开关关断的时间在预设范围内，且所述主控开关开通的时间大于所述主控开关关断的时间。

7.根据权利要求5所述的光伏系统安全保护设备，其特征在于，所述主控开关、所述副控开关均为MOS开关管。

8.根据权利要求5所述的光伏系统安全保护设备，其特征在于，所述主控开关、所述副控开关均为IGBT开关管。

说明书

一种光伏系统安全保护设备

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏并网发电技术领域，更具体地说，涉及一种光伏系统安全保护设备。

背景技术

[0002] 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。通常的光伏系统是由多个光伏组件串联形成光伏组串，然后，将光伏组串接入逆变器实现直流转换为交流而并网。考虑到串联的光伏组件会形成直流高压，这种高压会导致人身危险和火灾事故，因此，现场光伏系统要求逆变器有防电弧保护，也就是在检测到电弧时马上关断逆变器的运行。但是，即使逆变器停止运行了，光伏组件串起来以后的直流电缆还是会输出高电压，有安全风险，所以，最安全的做法是有个控制功能模块把每个光伏组件的电压输出关断，以消除直流高压。

[0003] 目前，常用的做法是在光伏组件后面加入组件关断器，具体可以参见图1，其示出了现有技术中具有保护功能的光伏系统的连接示意图，光伏组件的两个输出端分别与一组件关断器的两个接头相连，组件关断器之间通过设置在组件关断器上的另外两个接头相串联，并通过第一个和最后一个组件关断器与关断控制器相连，关断控制器与逆变器相连，然后，通过逆变器、交流空开与交流电网相连而实现并网。在运行过程中，由关断控制器为组件关断器提供控制信号来实现组件关断器的关断和开通，或者通过组件关断器检测电流来实现关断和开通的判断。但是，由于控制信号容易受到干扰，而电流检测存在一定的误差，因此，上述控制的稳定性不好。而且由于需要通过设置通信模块或者电流检测回路实现，因此，控制成本比较高。另外，上述连接线路比较多，因此，则会造成电路连接复杂，并会使得安装过程比较麻烦，所花费的费用比较高。

[0004] 综上所述，如何提高对光伏组件进行关断控制的稳定性和可靠性，简化电路连接，降低成本，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种光伏系统安全保护设备，以提高对光伏组件进行关断控制的稳定性和可靠性，简化电路连接，并降低成本。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种光伏系统安全保护设备，包括N个依次串联的光伏模块、与第一个所述光伏模块及第N个所述光伏模块相连的逆变器、与所述逆变器相连且用于与交流电网相连的交流空开，N为大于1的整数，每个所述光伏模块均包括光伏组件、及通过第一接头与所述光伏组件的第一输出端相连的电缆关断器，其中：

[0008] 第M个所述光伏模块中的所述光伏组件的第二输出端与第M-1个所述光伏模块中的所述电缆关断器的第二接头相连，第M个所述光伏模块中的所述电缆关断器的第二接头与第M+1个所述光伏模块中的所述光伏组件的第二输出端相连，M大于1且小于N，所述第一接头与所述第一输出端极性相同、所述第二接头与所述第二输出端极性相同；

[0009] 所述电缆关断器，用于：当启动RSD之后，抵消所述光伏组件的所述第一输出端与所述第二输出端之间的输出电压，以使与所述逆变器相连的直流母线上的电压等于0。

[0010] 优选的，当取消RSD之后，所述电缆关断器上的输出电压等于0，以使所述直流母线上的电压等于N个所述光伏组件的输出电压之和。

[0011] 优选的，在每个所述光伏模块中，所述电缆关断器设置在所述光伏组件的接线盒中，其中：

[0012] 所述电缆关断器的第二接头与所述接线盒中的一输出端相连，并通过所述输出端与下一个所述光伏模块中的所述光伏组件相连。

[0013] 优选的，在每个所述光伏模块中，所述电缆关断器设置在所述光伏组件的接线盒之外。

[0014] 优选的，所述电缆关断器包括第一电阻、第二电阻、主控开关、副控开关、二极管、电容、控制模块，其中：

[0015] 所述第一电阻的第一端与所述电缆关断器的正接头相连，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端、及所述副控开关的第一端相连，所述第二电阻的第二端、及所述副控开关的第二端均与所述电缆关断器的负接头相连；

[0016] 所述主控开关的第一端与所述电缆关断器的正接头相连，所述主控开关的第二端与所述电缆关断器的负接头相连；

[0017] 所述二极管的正极与所述电缆关断器的正接头相连，所述二极管的负极与所述电容的第一端相连，所述电容的第二端与所述电缆关断器的负接头相连；

[0018] 所述控制模块的两个输入端分别与所述电容相连，所述控制模块的第一输出端与所述主控开关的第三端相连，用于为所述主控开关提供第一驱动电压；所述控制模块的第二输出端与所述副控开关的第三端相连，用于为所述副控开关提供第二驱动电压；

[0019] 其中，当所述电容的电压从最大值下降到第一设定值时，所述主控开关和所述副控开关开通；当所述电容的电压下降到第二设定值时，所述主控开关关断；当所述电容的电压上升到第三设定值时，所述主控开关开通；当所述电容的电压下降到第四设定值时，所述副控开关关断；当所述电容的电压上升到所述第四设定值时，所述副控开关开通；所述第一设定值大于所述第二设定值和所述第三设定值，所述第二设定值小于所述第三设定值，所述第四设定值小于所述第二设定值。

[0020] 优选的，在电缆关断器的输出电压等于0时，所述主控开关关断的时间在预设范围内，且所述主控开关开通的时间大于所述主控开关关断的时间。

[0021] 优选的，所述主控开关、所述副控开关均为MOS开关管。

[0022] 优选的，所述主控开关、所述副控开关均为IGBT开关管。

[0023] 本发明提供了一种光伏系统安全保护设备，包括N个依次串联的光伏模块、与第一个光伏模块及第N个光伏模块相连的逆变器、与逆变器相连且用于与交流电网相连的交流空开，N为大于1的整数，每个光伏模块均包括光伏组件、及通过第一接头与光伏组件的第一输出端相连的电缆关断器，其中：第M个光伏模块中的光伏组件的第二输出端与第M-1个光伏模块中的电缆关断器的第二接头相连，第M个光伏模块中的电缆关断器的第二接头与第M+1个光伏模块中的光伏组件的第二输出端相连，M大于1且小于N，第一接头与第一输出端极性相同、第二接头与第二输出端极性相同；电缆关断器，用于：当启动RSD之后，抵消光伏组件的第一输出端与第二输出端之间的输出电压，以使与逆变器相连的直流母线上的电压等于0。

[0024] 本申请公开的上述技术方案，电缆关断器串联在光伏组件之间，且电缆关断器在与光伏组件相连时与光伏组件的极性相同，当启动RSD之后，电缆关断器上的输出电压与光伏组件的输出电压相等，以对光伏组件的输出电压起到抵消的作用，即起到断开光伏组件之间的连接的作用，使得与逆变器相连的直流母线上的电压等于0，从而降低与高压相关的风险。由于电缆关断器并不要通过控制信号或者检测电流来断开光伏组件之间的连接，因此，则可以提高对光伏组件进行关断控制的稳定性和可靠性，降低成本，而且由于无需额外的电缆进行连接，因此，线路连接比较简单、安装比较方便，而且成本比较低。

附图说明

[0025] 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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0026] 图1为现有技术中具有保护功能的光伏系统的连接示意图；

[0027] 图2为本发明实施例提供的一种光伏系统安全保护设备的结构示意图；

[0028] 图3为本发明实施例提供的光伏系统安全保护设备在启动RSD之后的电压示意图；

[0029] 图4为本发明实施例提供的光伏系统安全保护设备在取消RSD之后的电压示意图；

[0030] 图5为本发明实施例提供的电缆关断器的结构示意图；

[0031] 图6为本发明实施例提供的早上从关机状态开始启动时所对应的电容电压、及主控开关和副控开关的驱动电压的波形图；

[0032] 图7为本发明实施例提供的从正常工作状态到启动RSD所对应的电容电压、及主控开关和副控开关的驱动电压的波形图；

[0033] 图8为本发明实施例提供的从取消RSD到正常导通工作时所对应的电容电压、及主控开关和副控开关的驱动电压的波形图。

具体实施方式

[0034] 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，所描述的实施例仅仅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。

[0035] 请参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种光伏系统安全保护设备的结构示意图，可以包括N个依次串联的光伏模块1、与第一个光伏模块1及第N个光伏模块1相连的逆变器2、与逆变器2相连且用于与交流电网相连的交流空开3，N为大于1的整数，每个光伏模块1均包括光伏组件11、及通过第一接头与光伏组件11的第一输出端相连的电缆关断器12，其中：

[0036] 第M个光伏模块1中的光伏组件11的第二输出端与第M-1个光伏模块1中的电缆关断器12的第二接头相连，第M个光伏模块1中的电缆关断器12的第二接头与第M+1个光伏模块1中的光伏组件11的第二输出端相连，M大于1且小于N，第一接头与第一输出端极性相同、第二接头与第二输出端极性相同；

[0037] 电缆关断器12，用于：当启动RSD之后，抵消光伏组件11的第一输出端与第二输出端之间的输出电压，以使与逆变器2相连的直流母线上的电压等于0。

[0038] 光伏系统安全保护设备包括N(N为大于1的整数)个依次串联的光伏模块1、与第一个光伏模块1及第N个光伏模块1相连的逆变器2、与逆变器2相连且用于与交流电网相连的交流空开3，其中，逆变器2用于将光伏组件11所输出的直流电转换为交流电，并在交流空开3处于闭合状态时将交流电送入交流电网而实现并网。

[0039] 每个光伏模块1均包括光伏组件11、及电缆关断器12，其中，光伏组件11包括第一输出端和第二输出端这两个输出端，电缆关断器12包括第一接头和第二接头这两个接头。在每个光伏模块1中，电缆关断器12通过第一接头与该光伏模块1中的光伏组件11的第一输出端相连。需要说明的是，对于光伏组件11而言，可以利用正极PV+作为第一输出端，也可以利用负极PV-作为第一输出端。同样地，对于电缆关断器12而言，可以利用正接头作为第一接头，也可以利用负接头作为第一接头。

[0040] 对于这N个依次串联的光伏模块1而言，其具体的连接关系为：第M(M为大于1且小于N的整数)个光伏模块1中所包含的光伏组件11的第二输出端与第M-1个光伏模块1中所包含的电缆关断器12的第二接头相连，第M个光伏模块1中所包含的电缆关断器12的第二接头与第M+1个光伏模块1中所包含的光伏组件11的第二输出端相连。其中，电缆关断器12的第一接头与光伏组件11的第一输出端极性相同，电缆关断器12的第二接头与光伏组件11的第二输出端极性相同，即在电缆关断器12与光伏组件11相连时，电缆关断器12的正接头连接光伏组件11的正极PV+，电缆关断器12的负接头连接光伏组件11的负极PV-。在光伏模块1按照上述连接关系进行连接时，逆变器2与第一个光伏模块1、及第N个光伏模块1的连接关系具体为：逆变器2的一端与第一个光伏模块1中所包含的光伏组件11的第二输出端相连，逆变器2的另外一端与第N个光伏模块1中所包含的电缆关断器12的第二接头相连。

[0041] 上述连接关系即为在光伏组件11与光伏组件11之间串联了电缆关断器12，且电缆关断器12在与光伏组件11相串联时与光伏组件11的极性相同，然后，将逆变器2与位于首端(或尾端)的光伏组件11、及位于尾端(或首端)的电缆关断器12相连。

[0042] 由于电缆关断器12仅有两个接头，且不需要额外的电缆进行光伏组件11与电缆关断器12之间的连接，因此，则可以减少所需的连接线的数量，简化线路连接，降低电路连接的复杂程度，从而则使得光伏系统安全保护设备的安装过程比较简单，而且可以降低线路、及安装过程所花费的成本。

[0043] 基于上述的连接关系，当发生电弧、或者因交流电网掉电发生孤岛保护、或者因交流电网发生紧急故障而启动RSD(Rapid Shut Down，快速关断)之后，电缆关断器12可以输出与光伏组件11所输出的电压相等的电压，即可以抵消光伏组件11的第一输出端与第二输出端之间的输出电压，以起到断开光伏组件11之间的连接的作用，从而使得与逆变器2相连的直流母线上的电压等于0，进而降低与高压相关的风险。由于上述过程并不需要通过发送控制信号或者检测电流来进行实现，因此，则可以提高控制的稳定性和可靠性。而且由于不需要通过设置通信模块或者电流检测回路来实现，因此，则可以降低控制的成本。

[0044] 为了更清楚地对上述过程进行说明，则可以参见图3，其示出了本发明实施例提供的光伏系统安全保护设备在启动RSD之后的电压示意图，其中，图3以包含4个光伏模块1(即4个光伏组件11和4个电缆关断器12)，且以光伏组件11在正常状态下输出电压为30V为例进行说明。当启动RSD之后，电缆关断器12与逆变器2内部的输入负载电阻相连，电缆关断器12上的电压为30V，由于电缆关断器12与光伏组件11的极性相反，则电缆关断器12可以抵消光伏组件11上的电压，从而使得与逆变器2相连的直流母线上的电压等于0。

[0045] 本申请公开的上述技术方案，电缆关断器串联在光伏组件之间，且电缆关断器在与光伏组件相连时与光伏组件的极性相同，当启动RSD之后，电缆关断器上的输出电压与光伏组件的输出电压相等，以对光伏组件的输出电压起到抵消的作用，即起到断开光伏组件之间的连接的作用，使得与逆变器相连的直流母线上的电压等于0，从而降低与高压相关的风险。由于电缆关断器并不要通过控制信号或者检测电流来断开光伏组件之间的连接，因此，则可以提高对光伏组件进行关断控制的稳定性和可靠性，降低成本，而且由于无需额外的电缆进行连接，因此，线路连接比较简单、安装比较方便，而且成本比较低。

[0046] 本发明实施例提供的一种光伏系统安全保护设备，当取消RSD之后，电缆关断器12上的输出电压等于0，以使直流母线上的电压等于N个光伏组件11的输出电压之和。

[0047] 当取消RSD之后，电缆关断器12上的输出电压等于0，此时，与逆变器2相连的直流母线上的电压就等于N个光伏模块1中所包含的N个光伏组件11的输出电压之和。即在取消RSD之后，可以使电缆关断器12起到导线的作用，以使逆变器2可以完全输出光伏组件11的电压，从而提高由光伏组件11所构成的光伏系统的发电量。

[0048] 具体可以参见图4，其示出了本发明实施例提供的光伏系统安全保护设备在取消RSD之后的电压示意图，同样的，图4以包含4个光伏模块1(即4个光伏组件11和4个电缆关断器12)，且以光伏组件11在正常状态下输出电压为30V为例进行说明。当取消RSD之后，电缆关断器12与逆变器2内部的输入电容相连，电缆关断器12上的电压为0V，此时，与逆变器2相连的直流母线上的电压即为4个光伏组件11的输出电压之和，即为120V。

[0049] 本发明实施例提供的一种光伏系统安全保护设备，在每个光伏模块1中，电缆关断器12可以设置在光伏组件11的接线盒中，其中：

[0050] 电缆关断器12的第二接头与接线盒中的一输出端相连，并通过输出端与下一个光伏模块1中的光伏组件11相连。

[0051] 考虑到每个光伏组件11中均设置有用于起连接和保护作用的接线盒，则对于每个光伏模块1而言，可以将电缆关断器12设置在接线盒中，即利用内置式的电缆关断器12来进行光伏组件11之间的连接。具体地，电缆关断器12的第一接头与该光伏组件11的第一输出端相连，电缆关断器12的第二接头与接线盒的一输出端相连，并通过该输出端与下一个光伏模块1中所包含的光伏组件11上的接线盒相连。

[0052] 将电缆关断器12设置在接线盒中，则可以利用接线盒对电缆关断器12起到保护的作用，从而延长电缆关断器12的使用寿命，降低光伏系统安全保护设备的成本。

[0053] 本发明实施例提供的一种光伏系统安全保护设备，在每个光伏模块1中，电缆关断器12可以设置在光伏组件11的接线盒之外。

[0054] 除了将电缆关断器12设置在接线盒中之外，还可以将电缆关断器12直接设置在接线盒之外，即利用外置式的电缆关断器12实现光伏组件11与光伏组件11之间的连接。

[0055] 这种连接方式较为方便、简单，因此，可以降低光伏系统安全保护设备安装的复杂程度，提高安装效率，并降低安装成本。

[0056] 本发明实施例提供的一种光伏系统安全保护设备，参见图5，其示出了本发明实施例提供的电缆关断器的结构示意图，电缆关断器12可以包括第一电阻R1、第二电阻R2、主控开关M1、副控开关M2、二极管D1、电容C、控制模块，其中：

[0057] 第一电阻R1的第一端与电缆关断器12的正接头相连，第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第一端、及副控开关M2的第一端相连，第二电阻R2的第二端、及副控开关M2的第二端均与电缆关断器12的负接头相连；

[0058] 主控开关M1的第一端与电缆关断器12的正接头相连，主控开关M1的第二端与电缆关断器12的负接头相连；

[0059] 二极管D1的正极与电缆关断器12的正接头相连，二极管D1的负极与电容C的第一端相连，电容C的第二端与电缆关断器12的负接头相连；

[0060] 控制模块的两个输入端分别与电容C相连，控制模块的第一输出端与主控开关M1的第三端相连，用于为主控开关M1提供第一驱动电压；控制模块的第二输出端与副控开关M2的第三端相连，用于为副控开关M2提供第二驱动电压；

[0061] 其中，当电容C的电压从最大值下降到第一设定值时，主控开关M1和副控开关M2开通；当电容C的电压下降到第二设定值时，主控开关M1关断；当电容C的电压上升到第三设定值时，主控开关M1开通；当电容C的电压下降到第四设定值时，副控开关M2关断；当电容C的电压上升到第四设定值时，副控开关M2开通；第一设定值大于第二设定值和第三设定值，第二设定值小于第三设定值，第四设定值小于第二设定值。

[0062] 电缆关断器12包括第一电阻R1、第二电阻R2、主控开关M1、副控开关M2、二极管D1、电容C、控制模块。

[0063] 第一电阻R1的第一端与电缆关断器12的正极相连，第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第一端、及副控开关M2的第一端相连；第二电阻R2的第二端、及副控开关M2的第二端分别与电缆关断器12的负接头相连；主控开关M1的第一端与电缆关断器12的正接头相连、第二端与电缆关断器12的负接头相连；二极管D1的正极与电缆关断器12的正接头相连、负极分别与电容C的第一端及控制模块的其中一输入端相连；电容C的第二端分别与控制模块的另一输入端、及电缆关断器12的负接头相连；控制模块的第一输出端与主控开关M1的第三端相连，用于为主控开关M1提供第一驱动电压Vgs1，控制模块的第二输出端与副控开关M2的第三端相连，用于为副控开关M2提供第二驱动电压Vgs2。其中，二极管D1利用自身的单向导电性起到防反充的作用。需要说明的是，第一电阻R1的电阻值远小于第二电阻R2的电阻值，例如可以将第一电阻R1的电阻值设置为20Ω，将第二电阻R2的电阻值设置为3000Ω。

[0064] 当光伏系统安全保护设备早上从关机状态开始启动之后，光伏组件11的输出电压逐渐升高，电缆关断器12中电容C的电压逐渐升高，具体可以参见图6，其示出了本发明实施例提供的早上从关机状态开始启动时所对应的电容电压、及主控开关和副控开关的驱动电压的波形图。光伏系统安全保护设备从关机状态开始启动后，则开始直流上电，光伏系统安全保护设备为正常状态，光伏组件11的输出电压逐渐升高，电缆关断器12的电压逐渐上升，并且电缆关断器12给逆变器2的输入电容进行充电，直流母线上的电压逐步上升。当电容C的电压上升到第四设定值Vcl2时，副控开关M2开通；电容C的电压继续上升到达第三设定值Vch1时，主控开关M1开通。主控开关M1开通后，由于电容C的自耗电、控制模块的耗电等，电容C的电荷逐步消耗而电压降低；当电容C的电压下降到第二设定值Vcl1时，主控开关M1关断。主控开关M1关断之后，电容C在第一电阻R1和副控开关M2的作用下进行充电，此时，电容C的电压逐渐上升，当电容C的电压上升到第三设定值Vch1时，主控开关M1开通……此后，则进入上述循环过程，即进入正常导通工作。其中，第四设定值Vcl2<第二设定值Vcl1<第三设定值Vch1，例如，可以设定第四设定值Vcl2等于3V，设定第二设定值Vcl1等于5V，并设定第三设定值Vch1等于8V。另外，设置主控开关M1断开的时间尽可能的短，以使电缆关断器12正常工作时，其上的电压等于0，而且设置主控开关M1的断开时间尽可能的短还可以保证光伏系统安全保护设备的稳定开通工作。

[0065] 当由于某些原因启动RSD之后，电缆关断器12中的主控开关M1和副控开关M2最终均会处于关断状态，此时，电缆关断器12两端的电压(加载在第一电阻R1和第二电阻R2上的电压)会上升为光伏组件11的电压，相应的，电容C的电压会上升为最大值Vmax，其最大值Vmax为光伏组件11的电压减去二极管D1的导通电压(假设光伏组件11的电压为30V，则最大值Vmax大约为29.3V～29.7V)。具体可以参见图7，其示出了本发明实施例提供的从正常工作状态到启动RSD所对应的电容电压、及主控开关和副控开关的驱动电压的波形图。由上述可知，在正常工作时，主控开关M1和副控开关M2均是处于开通状态的，且电容C的电压大于等于第二设定值Vcl1，Vds约等于0，Ids＝Imp。启动RSD之后，电流降为很小值，假设电流为0.1A，在此过程中，直流母线上的电压逐步降为0。在启动RSD之后，电容C的电压逐步降低，当电容C的电压下降到第二设定值Vcl1时，主控开关M1关断，此时，副控开关M2是处于开通状态的，电缆关断器12两端的电压是第一电阻R1上的电压，为0.1*20V＝2V。电容C的电压继续下降，下降到第四设定值Vcl2时进入欠压保护，副控开关M2断开，此时，主控开关M1和副控开关M2都断开，而且除非有新的触发，否则，主控开关M1和副控开关M2均保持断开的状态。随后，电缆关断器12两端的电压上升为光伏组件11的电压，且加载在第一电阻R1和第二电阻R2上，此时，电容C的电压为最大值Vmax，其等于光伏组件11的电压减去二极管D1的导通电压。

[0066] 当取消RSD而使电缆关断器12正常导通工作之后，电缆关断器12最终会和早上启动后一样保持正常工作状态。具体可以参见图8，其示出了本发明实施例提供的从取消RSD到正常导通工作时所对应的电容电压、及主控开关和副控开关的驱动电压的波形图。当启动RSD之后，电缆关断器12中的主控开关M1和副控开关M2均处于关断状态，第一电阻R1和第二电阻R2上承载的电压等于光伏组件11的电压，电容C的电压为最大值Vmax。当取消RSD之后，图3中逆变器2的输入负载电阻被断开，电流逐渐减小，此时，电缆关断器12给逆变器2的输入电容进行充电，逆变器2输入电容的电压慢慢上升到N个光伏组件11的电压之和。在这个过程中，由于电容C的自耗电、及控制模块的耗电等，电容C上的电荷会被逐渐消耗而使电压降低。当电容C的电压下降到第一设定值Vch2时，主控开关M1和副控开关M2均开通。主控开关M1和副控开关M2开通之后，电容C由于耗电而电荷逐渐下降，并且电压逐渐下降，当电容C的电压下降到第二设定值Vcl1时，主控开关M1关断……此后，则和早上启动后一样保持正常导通工作。其中，第一设定值Vch2>第二设定值Vcl1，且第一设定值Vch2>第三设定值Vch1。需要说明的是，所设定的第一设定值Vch2只要能够启动主控开关M1和副控开关M2即可，不必太高也不必太低，若设置的太高，则可能会增加功率消耗，并会增加电路的复杂程度，若设置的太低，则可能会低于第二设定值Vcl1和第三设定值Vch1，这样就会无法正常启动主控开关M1和副控开关M2，而且控制的精度会有所降低。例如，可以设定第一设定值Vch2等于10V，并将第二设定值Vcl1、第三设定值Vch1、第四设定值Vcl2设定为上述所提及的值。

[0067] 通过电缆关断器12中的上述连接电路可以在需要时断开光伏组件11之间的连接，从而降低与高压相关的风险，而且在正常导通工作时可以使光伏组件11之间进行正常连接，从而实现光伏组件11的并网。由于上述连接电路并不需要通过发送控制信号或者检测电流来实现，因此，则可以提高控制的稳定性和可靠性，而且由于不需要通过设置通信模块或者电流检测回路来实现，因此，则可以降低成本。

[0068] 本发明实施例提供的一种光伏系统安全保护设备，在电缆关断器12的输出电压等于0时，主控开关M1关断的时间在预设范围内，且主控开关M1开通的时间大于主控开关M1关断的时间。

[0069] 在电缆关断器12的输出电压等于0时，即在正常导通工作时，可以将主控开关M1关断的时间Toff控制在预设范围内，且使主控开关M1开通的时间Ton大于主控开关M1关断的时间Toff，以保证电缆关断器12的稳定开通工作和工作的高效率。其中，预设范围具体可以为小于等于100ns，以尽量缩短主控开关M1关断的时间Toff，当然，也可以根据实际需要而设置其他数值作为预设范围。

[0070] 本发明实施例提供的一种光伏系统安全保护设备，主控开关M1、副控开关M2均可以为MOS开关管。

[0071] 电缆关断器12中所设置的主控开关M1和副控开关M2均可以为MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)开关管，其输入阻抗高、噪声低、热稳定性好，并且制造工艺简单。

[0072] 本发明实施例提供的一种光伏系统安全保护设备，主控开关M1、副控开关M2均可以为IGBT开关管。

[0073] 除了利用MOS管作为主控开关M1和副控开关M2之外，还可以利用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极性晶体管)开关管作为主控开关M1和副控开关M2，其输入阻抗比较高、导通压降比较小。

[0074] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

[0075] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域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。