一种DC24V电源载波快速关断器控制系统

技术领域

本发明涉及光伏及新能源系统技术领域，尤其涉及一种DC24V电源载波快速关断器控制系统。

背景技术

光伏系统中，组串电压非常高，使得在检修或者火灾时，容易对维护人员与消防人员造成电击伤害。这时可通过控制快速关断器，实现组件级的关断，切断每块组件之间的联系，从而降低组串最高电压，保护人身安全。由此可见，快速关断器的可靠性要求至关重要。

目前，为了节省施工成本，市场上的快速关断器常采用光伏线PLC载波方式来控制关断，但是失效率较高。另外，市场上的快速关断器还存在延时关断的设计，严重影响关断响应速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种DC24V电源载波快速关断器控制系统，不仅能克服传统快速关断器所带来的失效率较高问题，还能加快关断响应速度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种DC24V电源载波快速关断器控制系统，包括快速关断器、按钮盒、数据网关及云后台；

所述快速关断器的一端与光伏组件相连，另一端通过DC24V电源线与所述按钮盒的一端相连，用于上电时，导通所连光伏组件及其监控数据采集，并通过DC24V载波通讯方式实现数据回传给所连的按钮盒；以及，掉电时，关断所连的光伏组件及其监控数据采集；

所述按钮盒的另一端通过所述数据网关与所述云后台相连，用于与所连快速关断器通讯时，将所连快速关断器回传数据进行中转并经所述数据网关送至所述云后台；以及，接收由所述数据网关转发所述云后台所发起的远程控制指令或/及本地用户所发起的本地控制指令，以实现对所连快速关断器进行供电或掉电控制；

所述数据网关，用于数据和指令中转；

所述云后台，用于接收所述数据网关中转数据并处理，以提供可视化服务给用户；以及，根据用户命令，对所述按钮盒发起远程控制指令。

其中，所述按钮盒至少有一个，且每一个按钮盒均连接有至少一个快速关断器。

其中，若每一个按钮盒均连接有多个快速关断器时，相邻的两个快速关断器之间均通过DC24V电源线相连，并通过DC24V载波通讯方式实现通信。

其中，每一个按钮盒所连的多个快速关断器之中有两个之间设有一信号中继器；其中，

所述信号中继器，用于载波距离过远或DC24V输出压降过大时，提升DC24V电压，以增加每一个按钮盒所连快速关断器的串接数量。

其中，每一快速关断器均包括快速关断器本体及其内部设置有DC24V载波信号加载电路的电源模块；其中，

所述DC24V载波信号加载电路包括信号数据加载处理芯片及其所连的快速关断响应电路；

所述信号数据加载处理芯片采用PB721芯片；

所述快速关断响应电路包括开关晶体管Q1、开关晶体管Q2、三极管T4、三极管T5、电阻R31、电阻R32和稳压二极管Z3；其中，开关晶体管Q1和开关晶体管Q2的源极均连接DC24V电源线，开关晶体管Q1和开关晶体管Q2的栅极均连接PB721芯片的管脚4，开关晶体管Q1的漏极连接三极管T4的发射极，开关晶体管Q2的漏极连接PB721芯片的管脚3；三极管T4的集电极连接PB721芯片的管脚5和三极管T5的基极，三极管T4的基极连接电阻R32的一端；三极管T5的发射极连接电阻R32的另一端，还通过电阻31连接在开关晶体管Q2的漏极与PB721芯片的管脚3之间的连线上，三极管T5的集电极接地；稳压二极管Z3一端接地，另一端连接PB721芯片的管脚3。

其中，每一快速关断器的电源模块还设有线路电源整流及信号提取、接收电路；其中，

所述线路电源整流及信号提取、接收电路连接于DC24V电源线和DC24V载波信号加载电路之间，其包括整流桥T1、由电阻R1和电阻R2形成的第一分压电路、由三极管Q1和电阻R3形成的第二分压电路、信号数据接收处理芯片U2、光电耦合器OPY1以及光电耦合器OPY2。

其中，所述云后台的用户命令来自于用户手机APP端。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明通过DC24V电源线实现按钮盒对快速关断器的组件级关断或导通控制，还在DC24V电源线上施加载波信号，实现按钮盒和快速关断器的数据双向通讯，从而能克服传统快速关断器所带来的失效率较高问题；

2、本发明通过在快速关断器中设置DC24V载波信号加载电路，提高快速关断器运行稳定性，并使用DC24V的切断作为关断信号，可靠性非常高，且关断速率快，从而加快关断响应速度；

3、本发明通过在快速关断器中加入整流桥，实现关断器电源的无极性接线；4、本发明通过在快速关断器之间加入信号中继器，实现载波信号的增强。

附图说明

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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的一种DC24V电源载波快速关断器控制系统的一结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种DC24V电源载波快速关断器控制系统的另一结构示意图；

图3为图2的应用场景图；

图4为本发明实施例提供的一种DC24V电源载波快速关断器控制系统中快速关断器本体内部所设电源模块中DC24V载波信号加载电路的电路连接图；

图5为本发明实施例提供的一种DC24V电源载波快速关断器控制系统中快速关断器本体内部所设电源模块中线路电源整流及信号提取、接收电路的电路连接图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种DC24V电源载波快速关断器控制系统，包括快速关断器1、按钮盒2、数据网关3及云后台4；

快速关断器1的一端与光伏组件(未图示)相连，另一端通过DC24V电源线与按钮盒2的一端相连，用于上电时，导通所连光伏组件及其监控数据采集，并通过DC24V载波通讯方式实现数据回传给所连的按钮盒2；以及，掉电时，关断所连的光伏组件及其监控数据采集；

按钮盒2的另一端通过数据网关3与云后台4相连，用于与所连快速关断器1通讯时，将所连快速关断器1回传数据进行中转并经数据网关3送至云后台4；以及，接收由数据网关3转发云后台4所发起的远程控制指令或/及本地用户所发起的本地控制指令(如本体盒上按钮)，以实现对所连快速关断器1进行供电或掉电控制；

数据网关3，用于数据和指令中转；

云后台4，用于接收数据网关3中转数据并处理，以提供可视化服务给用户；以及，根据用户命令，对按钮盒2发起远程控制指令。其中，该用户命令可来自于用户手机APP端，也可来自于用户远程登录该云后台4发起的。

应当说明的是，在DC24V电源线上面实现数据载波通讯，摒弃了传统载波作用在光伏线缆上的一些弊端(容易信号串扰及干扰AFCI的工作)。

可以理解的是，快速关断器1作为主要部件，起到上电时，导通光伏组件、导通光伏组件监控数据采集，以及与按钮盒2通过DC24V载波通讯实现数据回传的作用，以及起到断电时，将关断光伏组件及其监控数据采集。

按钮盒2与快速关断器1通讯的同时，也为快速关断器1进行供电。按钮盒2还能与数据网关3通讯，将快速关断器1的数据中转给数据网关3，同时可以接收数据网关3转发的远程控制指令，实现对快速关断器1的远程控制。同时，按钮盒2还自带本地控制按钮，可以在现场通过按钮来切断DC24V输出。

数据网关3可以与按钮盒2进行通讯，通过互联网将数据转发到云后台4，同时能接收云后台4的数据及远程控制指令，精准转发给按钮盒2。

云后台4可与手机APP进行通信，此时云后台4与手机APP通过后台处理数据，并提供可视化服务给用户，可以查看光伏组件的运行状态，发电电量等数据；同时，用户拥有设定权限，可以对按钮盒2发起远程控制指令，用以远程控制组件关断。

如图2所示，在按钮盒2至少有一个时，每一个按钮盒2均连接有至少一个快速关断器1。其中，若每一个按钮盒2均连接有多个快速关断器1时，相邻的两个快速关断器1之间均通过DC24V电源线相连，并通过DC24V载波通讯方式实现通信，且每一个按钮盒2所连的多个快速关断器之中有两个之间设有一信号中继器5。该信号中继器5，用于载波距离过远或DC24V输出压降过大时，提升DC24V电压，以增加每一个按钮盒2所连快速关断器1的串接数量。

因此，信号中继器5可以在载波距离过远或者DC24V输出压降过大时，串行接入DC24V电源线中，可以中转信号并提升DC24V的电压，增加每个按钮盒2所带快速关断器1的数量。由此可见，相对于在信号弱的情况下传统光伏PLC通信方式无法实现信号加强，本发明能在施工环境差，布线距离长的恶劣情况下，通过信号中继器5加强数据通讯可靠性。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种DC24V电源载波快速关断器控制系统的应用场景图。通过DC24V载波通信方式实现数据双向通讯，可以监控所有快速关断器1的运行状态，且在该拓扑结构图中，每个按钮盒2的带载能力可以超过255个点位，且每个数据网关3可以带超过255个按钮盒2，整体系统最大可携带快速关断器1的数量达到65025只。

在本发明实施例中，使用按钮盒2为快速关断器1提供控制电压源兼载波信号传输线，提高快速关断器1运行稳定性。且快速关断器的电源模块中引入DC24V载波信号加载电路，并使用DC24V的切断作为关断信号，可靠性非常高，且关断速率快，从而可以加快关断响应速度。

因此，每一快速关断器1均包括快速关断器本体(未图示)及其内部设置有DC24V载波信号加载电路的电源模块(未图示)；其中，

如图4所示，DC24V载波信号加载电路包括信号数据加载处理芯片及其所连的快速关断响应电路；

信号数据加载处理芯片采用PB721芯片；

快速关断响应电路包括开关晶体管Q1、开关晶体管Q2、三极管T4、三极管T5、电阻R31、电阻R32和稳压二极管Z3；其中，开关晶体管Q1和开关晶体管Q2的源极S均连接DC24V电源线，开关晶体管Q1和开关晶体管Q2的栅极G均连接PB721芯片的管脚4，开关晶体管Q1的漏极D连接三极管T4的发射极，开关晶体管Q2的漏极D连接PB721芯片的管脚3；三极管T4的集电极连接PB721芯片的管脚5和三极管T5的基极，三极管T4的基极连接电阻R32的一端；三极管T5的发射极连接电阻R32的另一端，还通过电阻31连接在开关晶体管Q2的漏极与PB721芯片的管脚3之间的连线上，三极管T5的集电极接地；稳压二极管Z3一端接地，另一端连接PB721芯片的管脚3。

在本发明实施例中，为了防止施工不当损坏快速关断器1，快速关断器1的电源部分做了冗余处理，使得快速关断器1对DC24V的输入进行了整流，故DC24V接入快速关断器1时，可以不分极性接入，这样施工人员可以方便的为快速关断器1接入DC24V电源，而不用关心其极性。

此时，每一快速关断器1的电源模块还设有线路电源整流及信号提取、接收电路；其中，

如图5所示，线路电源整流及信号提取、接收电路连接于DC24V电源线和DC24V载波信号加载电路之间，其包括整流桥T1、由电阻R1和电阻R2形成的第一分压电路、由三极管Q1和电阻R3形成的第二分压电路、信号数据接收处理芯片U2、光电耦合器OPY1以及光电耦合器OPY2。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明通过DC24V电源线实现按钮盒对快速关断器的组件级关断或导通控制，还在DC24V电源线上施加载波信号，实现按钮盒和快速关断器的数据双向通讯，从而能克服传统快速关断器所带来的失效率较高问题；

2、本发明通过在快速关断器中设置DC24V载波信号加载电路，提高快速关断器运行稳定性，并使用DC24V的切断作为关断信号，可靠性非常高，且关断速率快，从而加快关断响应速度；

3、本发明通过在快速关断器中加入整流桥，实现关断器电源的无极性接线；

4、本发明通过在快速关断器之间加入信号中继器，实现载波信号的增强。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。