一种用于光伏直流汇流箱的电子熔断器
阅读：9发布：2023-03-03
专利汇可以提供一种用于光伏直流汇流箱的电子熔断器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种用于光伏直流汇流箱的 电子 熔断器，包括全控 半导体 器件和继电器，全控半导体器件和继电器并联连接。本实用新型电子熔断器具有主动分断直流 电流 能 力 ，在控制系统发现直流汇流箱内部的异常情况时，根据控制主动断开和光伏 电池 组 件的连接，大大提升了 光伏发电 系统的安全级别，应用于光伏直流汇流箱中，克服了由于熔断器只能被动熔断而导致光伏直流汇流箱故障率较高，甚至起火烧毁的情况。同时，具有体积小、成本低、附加损耗小的特点，降低了 光伏发电系统 成本，提升了系统运行效率。，下面是一种用于光伏直流汇流箱的电子熔断器专利的具体信息内容。
一种用于光伏直流汇流箱的电子熔断器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种用于光伏直流汇流箱的电子熔断器。
背景技术
[0002] 大型地面光伏电站一般通过直流汇流箱汇流，然后统一接入集中式光伏逆变器并网。汇流箱中一般采用在每一个光伏组串增加直流熔断器的方式做为故障保护手段。为了防止高温、冲击情况下，熔断器出现不正常熔断的情况，通常每一支路熔断器的熔断电流一般为额定电流的数倍。由于光伏电池板在光照极好的情况下，其短路电流仅为额定工作电流的1.1倍，况且大多数工况下，电池板的短路电流会在0～1.1倍额定电流区间内变化，所以依靠在每一电池板组串上增加熔断器的保护方案，几乎无法实现希望的保护功能。即使控制系统发现汇流箱内部异常的情况，也无法主动断开和光伏电池组件的连接，容易导致故障扩大，因此导致光伏汇流箱故障率较高，甚至经常发生汇流箱起火烧毁的情况。
[0003] 解决光伏电池板故障脱离的方法应是采用主动分断，即通过电压、电流等的检测，由控制器判断故障，再下发命令分断电流，让故障支路脱离。常用的主动分断器件为继电器、接触器、带分励脱扣器的空气断路器等。但直流电源的分断不同于交流，交流电源存在电压电流的过零点，接触器/继电器等可以在过零点灭弧，继而可靠分断电流。而直流没有电压或电流的过零点，分断直流成本很高。传统的分断直流手段采用直流接触器、带分励脱扣器的空气断路器等，但这些器件成本高、体积大，难以在对成本比较敏感的汇流箱支路上采用。 继电器则在交流领域使用较多，且体积小成本低，但无法分断高压直流。实用新型内容
[0004] 针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种体积小、成本低、附加损耗小、并且具有主动分断直流电源能力，能够在控制系统发现直流汇流箱内部的异常情况时，根据控制主动断开和光伏电池组件的连接的电子熔断器。
[0005] 为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0006] 一种用于光伏直流汇流箱的电子熔断器，其特征在于，包括第一全控半导体器件、第二全控半导体器件、全桥整流桥和继电器，所述第一全控半导体器件与继电器并联连接；所述第二全控半导体器件与第一全控半导体器件反方向串联后与继电器并联连接；所述全桥整流桥的输入端与继电器并联连接，输出端与第一全控半导体器件连接。
[0007] 特别地，所述全控半导体器件采用IGBT、MOSFET、功率三极管之一。
[0008] 本实用新型提出的用于光伏直流汇流箱的电子熔断器，该电子熔断器具有主动分断直流电流能力，能够在控制系统发现直流汇流箱内部的异常情况时，根据控制主动断开和光伏电池组件的连接，大大提升了光伏发电系统的安全级别，同时具有体积小、成本低、附加损耗小的特点，降低了光伏发电系统成本，提升了系统运行效率。附图说明
[0009] 图1是本实用新型实施例一提供的用于光伏直流汇流箱的电子熔断器原理图；
[0010] 图2是本实用新型实施例二提供的用于光伏直流汇流箱的电子熔断器原理图；
[0011] 图3是本实用新型实施例三提供的用于光伏直流汇流箱的电子熔断器原理 图。
具体实施方式
[0012] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0013] 实施例一
[0014] 本实施例中，电子熔断器包括第一全控半导体器件和继电器，所述第一全控半导体器件与继电器并联连接。
[0015] 如图1所示，第一全控半导体器件采用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT),绝缘栅双极型晶体管T11的栅极外接控制系统，绝缘栅双极型晶体管T11的集电极和发射极与继电器K11并联后串联于汇流箱PV电池板输入支路。正常情况下，绝缘栅双极型晶体管T11断开，继电器K11闭合，光伏电池板输出电流流过继电器K11，因继电器K11接触电阻很小，故几乎没有导通损耗。当电池板支路发生故障时，控制系统通过检测电路发现故障，因继电器所能承载的直流分断电压值远远小于汇流箱PV电池板输出的电压数值，仅通过继电器K11进行分断，将会产生“拉弧”现象，使故障范围进一步扩大，故控制系统先发出指令控制绝缘栅双极型晶体管T11导通，再控制继电器K11断开。此时绝缘栅双极型晶体管T11处于导通状态，需要分断的故 障电流从继电器K11转移到绝缘栅双极型晶体管T11,待继电器K11断开后，再断开绝缘栅双极型晶体管T11。继电器K11断开时两端无电压，因此可以可靠断开直流汇流箱和光伏电池组件的连接。
[0016] 因绝缘栅双极型晶体管T11流过电流时压降较大，损耗很大，故在继电器断开后应迅速关断绝缘栅双极型晶体管T11。继电器K11可采用能维持状态的磁饱和继电器，以降低驱动损耗，绝缘栅双极型晶体管T11采用耐压及电流足够的规格。
[0017] 同理，上述第一全控半导体器件也可以采用MOSFET或功率三极管。
[0018] 实施例二
[0019] 本实施例中，电子熔断器包括第一全控半导体器件、第二全控半导体器件和继电器，所述第一全控半导体器件与所述第二全控半导体器件反方向串联后与继电器并联连接。
[0020] 如图2所示，第一全控半导体器件、第二全控半导体器件均采用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT),第一绝缘栅双极型晶体管T21和第二绝缘栅双极型晶体管T22的栅极外接控制系统，第一绝缘栅双极型晶体管T21的发射极连接第二绝缘栅双极型晶体管T22的发射极，第一绝缘栅双极型晶体管T21的集电极和第二绝缘栅双极型晶体管T22的集电极与继电器K21并联后串联于汇流箱PV电池板输入支路。所述电子熔断器的分断原理与实施例一相同，需要说明的是第一绝缘栅双极型晶体管T21和第二绝缘栅双极型晶体管T22反方向串联组成双向开关，可以实现双向分断电流。
[0021] 同理，上述第一全控半导体器件、第二全控半导体器件也可以采用MOSFET或功率三极管。
[0022] 实施例三
[0023] 本实施例中，电子熔断器包括第一全控半导体器件、全桥整流桥和继电器，所述全桥整流桥输入端与继电器并联连接，输出端与第一全控半导体器件连接。
[0024] 如图3所示，第一全控半导体器件采用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT),第一绝缘栅双极型晶体管T31的栅极外接控制系统，第一绝缘栅双极型晶体管T31的集电极和发射极连接全桥整流桥V31的输出端，全桥整流桥V31的输入端与继电器K31并联后串联于汇流箱PV电池板输入支路。所述电子熔断器的分断原理与实施例一相同，需要说明的是由于全桥整流桥V31内二极管的单向导通特性，第一绝缘栅双极型晶体管T31和全桥整流桥V31串联组成双向开关，可以实现双向分断电流。
[0025] 同理，上述第一全控半导体器件可以采用MOSFET或功率三极管。
[0026] 需要说明的是，上述实施例一至三中的继电器可以采用接触器等其他可分断器件。同时，本实用新型所述电子熔断器可以应用在直流汇流箱中，也可内置在光伏逆变器的输入级，或者还可以应用在其它需要切断高电压的场合。
[0027] 本实用新型的技术方案采用全控半导体器件并联继电器，能够使电子熔断器具有主动分断直流电流能力，在控制系统发现直流汇流箱内部的异常情况时，根据控制主动断开和光伏电池组件的连接，大大提升了光伏发电系统的安全级别，同时具有体积小、成本低、附加损耗小的特点，降低了光伏发电系统成本，提升了系统运行效率。若配合其他电子开关实用，在非故障情况下，还可以实现一些特殊断开要求的功能。
[0028] 注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本 实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
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