一种具有监控功能的光伏组件快速关断器

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其是，本发明涉及一种具有监控功能的光伏组件快速关断器。

背景技术

目前，国内外都高度重视新能源的发展，太阳能作为最具有发展潜力的可再生能源之一，以其存在的普遍性和持续性成为关注的焦点。随着光伏发电系统的发展，可以分为集中式，组串式，分布式等结构，而分布式结构由于能保证每个光伏电池功率输出稳定且不互相影响的特点备受关注，并且在国内外市场中，分布式结构占比很大。

由于分布式中串联的光伏组件形成直流高压，这种高压会导致危险和火灾，所以在事故发生或工人检查的时候，需要对所有串联起来的光伏电池进行关断操作，使得整体电压迅速降至安全电压以下，以北美的安全规范NEC2017为例，要求光伏发电系统具有快速关断功能，在关断后光伏阵列内部导体之间以及导体与大地之间的电压不能超过80伏，所以现在对于光伏组件更合理更安全的实现快速关断的研究越来越多，常见的光伏组件关断器包括电压采样单元（M1）、逻辑控制（处理器）（U1）、开关MOS（N）及旁路二极管（D）。光伏组件电压输入后，通过逻辑控制（U1）发送指令闭合开关MOS（N），输出电压给后级组件，整个关断器里又集成了电压检测（M1）及电流检测（M2），可用于检测系统当前电压和电流是否处于正常状态；旁路二极管（D2）用于在组件关断器出现故障时导通，将组件关断器旁路，同时为不影响后级组件工作，从旁路二极管（D2）产生电流供后级使用。

但是上述快速关断装置虽然也能实现快速关断功能，但仍存在如下几个缺点：1、在电压的输入经MOS转换输出后，由于MOS开关所引入的噪声并不能很好的处理掉，导致跟随电压带入后级；2、组件内部温度过高时，并不能及时发现并断开组件；3、旁路二极管一旦失效，会导致组件出现故障时无法保证后级电路正常工作；4、光伏组件供电所需电流较大，当电流由低突然变高时，会导致后级组件供电的不稳定；5、由于MOS开关是放置在电源正极通道上，会增加MOS烧坏的概率。

因此为了解决所述问题，设计一种合理高效的具有监控功能的光伏组件快速关断器对我们来说是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实时监测关断器内环境温度，一旦超标或异常及时上报信息，提高了产品对温度要求的可靠性，可以有效防止处理器异常重启，并且MOS开关设置于电源负极线路上有效降低MOS失效概率，同时通过降噪单元实现噪音的有效降低，还有通过电压缓冲单元以确保电压跌落检测逻辑单元的正常工作，整体电路稳定性高的具有监控功能的光伏组件快速关断器。

为达到所述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：

一种具有监控功能的光伏组件快速关断器，包括设置于光伏组件输入端的正负极之间的电压采样单元、设置于光伏组件输入端负极与光伏组件输出端负极之间的电流采样单元、用于与所述电压采样单元和电流采样单元电连接的处理器以及设置于光伏组件输入端和光伏输出端之间的主控开关；所述主控开关包括MOS开关，所述光伏组件快速关断器还包括用于控制所述MOS开关工作的快速开关单元，所述快速开关单元与所述处理器连接，所述MOS开关设置于所述电流采样单元和光伏组件输出端负极之间，所述MOS开关的G极与S极之间设置有降噪单元；所述降噪单元包括第十电阻和第四电容，所述第十电阻和第四电容并联设置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光伏组件输入端和处理器之间设置有电压跌落检测逻辑单元，所述电压跌落检测逻辑单元包括第一分压电阻、第二分压电阻、反相器以及或门；使得光伏组件输入端的电压在第一分压电阻和第二分压电阻分压之后输入至反相器，反相器进行反向之后输出至或门；

所述反相器输入电压高于预定值时输出高电平，在输入电压不高于预定值时输出低电平；

所述反相器输出信号作为输入信号A，或门的输入端口还接收低电平的输入信号B；所述或门将输入信号A和输入信号B进行接收，其中至少有一个输入信号为高电平时，所述或门输出高电平；两个输入信号均为低电平时，所述或门输出低电平；

所述或门的输出端连接至所述处理器；

优选的，所述光伏组件与所述处理器之间设置有电压缓冲单元；所述电压缓冲单元包括电阻和/或电感。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第十电阻的阻值为100KΩ~1MΩ，所述第四电容的容值为10nF~100nF；

优选的，所述第十电阻的阻值为1MΩ，所述第四电容的容值为10nF。

作为本发明的一种优选技术方案，快速关断器还包括用于监控光伏组件内部温度的温度采样单元，所述温度采样单元与所述处理器电连接；

所述温度采样单元包括串联设置的第五电阻和第六电阻，所述第五电阻和第六电阻的输出端连接至计量芯片的温度计量端口，所述计量芯片的输出端电连接至所述处理器，所述第五电阻为NTC电阻，所述第六电阻为下拉电阻。

其中，所述温度采样单元、电压采样单元以及电流采样单元构成检测单元。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光伏组件输出端的正负极之间设置有旁路单元，所述旁路单元包括至少一个旁路二极管和/或至少一个场效应晶体管；所述旁路二极管包括至少两个并联同向设置的第一旁路二极管和第二旁路二极管。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光伏组件输入端的正负极之间设置有第一退耦电容，所述光伏组件输出端的正负极之间设置有第二退耦电容。

作为本发明的一种优选技术方案，所述MOS开关和光伏组件输出端负极之间设置有电感。

作为本发明的一种优选技术方案，快速关断器还包括计量芯片；所述计量芯片的输出端连接至处理器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电压采样单元包括第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一电阻和第二电阻串联设置，所述第一电容和计量芯片的电压计量端口串联连接后，连接至所述第一电阻和第二电阻之间，所述计量芯片的输出端与所述处理器电连接；所述第一电阻为上拉电阻，所述第二电阻为下拉电阻；

所述电流采样单元包括依次串联设置于光伏组件输入端负极与接地端之间的第三电阻、第二电容、第三电容以及第四电阻，所述第三电阻和第二电容之间接入至接地端，所述计量芯片的电流计量端口接入至所述第三电阻和第二电容之间，所述计量芯片的电流计量端口的另一端接入至所述第三电容和第四电阻之间，所述计量芯片的输出端与所述处理器电连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述快速开关单元包括MOS管、连接至所述MOS管的G极的第七电阻、连接至所述MOS管的G极与S极之间的第八电阻以及连接至所述MOS管的D极的第九电阻，所述第七电阻与所述处理器的GPIO口电连接，所述MOS开关与所述MOS管的D极电连接。

本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的有益效果在于：

1、本发明中将用于关断光伏组件的MOS开关设置于电源负极线路上，有利于保证Vgs的电压不会超过承受范围，有利于保证Vgs的电压不会超过承受范围；此外，针对光伏系统中针对发热引起的各类安全隐患增加温度采样单元，可以实时监测关断器内环境温度，一旦超标或异常及时上报信息，提高了产品对温度要求的可靠性；

2、其次，本发明的技术方案中，针对较弱光照引起的系统中的处理器等核心器件不能正常驱动，造成反复重启，影响系统稳定性和器件寿命的问题，采用特定的电压跌落检测逻辑单元，通过相应的电路设计，使得只有当输入处理器的电压在特定范围内，也即电压跌落检测逻辑单元输出高电平时，处理器才会正常工作，处理器才向电压采样单元、电流采样单元以及温度采样单元分别发送采样指令，防止处理器反复重启；

3、此外，本发明中在所述MOS开关的G极与S极设置了特定阻值的电阻和特定容值的电容组成的降噪单元，通过调整电阻的阻值和电容的容值，使之处在有效的平衡状态，在保证合理的关断速度的同时，实现噪音的降低或消除。而且，本发明中通过在光伏组件与处理器之间设置电压缓冲单元，以确保处理器的正常工作，避免高的电压波动对器件的损坏；

4、此外，本发明中，在组件的电源输入以及关断器功率输出处设置相应的退耦电容，降低电流波动对电路的影响，同时解决电源噪声导致的干扰，提高了电源的稳定性；与此同时，采用双旁路二极管,既是有效保护二极管的寿命，又是冗余设计的一种方式，降低产品的安全风险性；而且，增加电感，可以有效抑制电流突变对系统供电带来的不稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需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申请的一些实施例，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。

图1为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例的整体电路示意图；

图2为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的电压采样单元M1的电路示意图；

图3为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的电流采样单元M2的电路示意图；

图4为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的温度采样单元M3的电路示意图；

图5为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的快速开关单元S的电路示意图；

图6为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的MOS开关N的电路示意图；

图7为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的电压跌落检测逻辑单元M4的电路原理图；

图中：U1、处理器，U2、反相器，U3、或门，M1、电压采样单元，M2、电流采样单元，M3、温度采样单元，M4、电压跌落检测逻辑单元，S、快速开关单元，N、MOS开关，Q1、MOS管，ADC1、计量芯片的电压计量端口，ADC2、计量芯片的电流计量端口，ADC3、计量芯片的温度计量端口，R1、第一电阻，R2、第二电阻，R3、第三电阻，R4、第四电阻，R5、第五电阻，R6、第六电阻，R7、第七电阻，R8、第八电阻，R9、第九电阻，R10、第十电阻，R11、第一分压电阻，R12、第二分压电阻，C1、第一电容，C2、第二电容，C3、第三电容，C4、第四电容，L、电感，C01、第一退耦电容，C02、第二退耦电容，D1、第一旁路二极管，D2、第二旁路二极管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本申请的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。

实施例：请参阅图1，图1为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例的整体电路示意图；此仅仅为本发明的其中一个的实施例，在本实施例中的一种具有监控功能的光伏组件快速关断器，包括设置于光伏组件输入端的正负极之间的电压采样单元M1、设置于光伏组件输入端负极与光伏组件输出端负极之间的电流采样单元M2、用于与所述电压采样单元M1和电流采样单元M2电连接的处理器U1以及设置于光伏组件输入端和光伏输出端之间的主控开关；所述主控开关包括MOS开关N，所述光伏组件快速关断器还包括用于控制所述MOS开关N工作的快速开关单元S，所述快速开关单元S与所述处理器U1连接，所述MOS开关N设置于所述电流采样单元M2和光伏组件输出端负极之间，所述MOS开关N的G极与S极之间设置有降噪单元。

可以理解的是，在本发明中当快速关断器的输入端有电源输入时，处理器U1向所述电压采样单元M1和电流采样单元M2分别发送采样指令进行电压和/或电流的采样，当光伏组件的电压和电流中至少有一项超过预设范围时，处理器U1通过快速开关单元S控制设置于所述电流采样单元M2和光伏组件输出端负极之间的MOS开关N开关断开，关断光伏组件输出端的功率输出。

反之，当快速关断器的输入端有电源输入时，处理器U1向所述电压采样单元M1和电流采样单元M2分别发送采样指令进行电压和/或电流的采样，当光伏组件的电压和电流中两项均没有超过预设范围时，处理器U1通过快速开关单元S控制设置于所述电流采样单元M2和光伏组件输出端负极之间的MOS开关N开关闭合，使得光伏组件输出的功率输出至后级组件。

需要注意的是，所述MOS开关N设置于所述电流采样单元M2和光伏组件输出端负极之间，而电流采样单元M2又设置于光伏组件输入端负极与光伏组件输出端负极之间，即所述MOS开关N放在电源负极线路上，有利于保证Vgs的电压不会超过承受范围，相比于其放正极时，由于MOS的特性，其栅极相对于源极的电压Vgs承受电压不能超过20V，本申请的光伏系统里电压可能会到60V，S极到G极就需要通过电阻分压使得Vgs电压控制在20V以内，如果分压不好，很容易超出Vgs电压承受范围，导致损坏MOS开关，所以将所述MOS开关N放在电源负极可有效降低所述MOS开关N的失效概率。

同时，还可以参阅图6，图6为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的MOS开关的电路示意图，所述降噪单元包括第十电阻R10和第四电容C4，所述第十电阻R10和第四电容C4并联设置。

进一步的，所述第十电阻R10的阻值为100KΩ~1MΩ，所述第四电容C4的容值为10nF~100nF；

进一步优选的，所述第十电阻R10的阻值为1MΩ，所述第四电容C4的容值为10nF。

所述MOS开关N的G极与S极设置了特定阻值的电阻和特定容值的电容组成的降噪单元，通过调整电阻的阻值和电容的容值，使之处在有效的平衡状态，实现噪音的降低或消除。

在一种实施方式中，MOS开关N的G极与S极之间设置了一个1MΩ阻值的第十电阻R10和一个10nF容值的第四电容C4组成所述降噪单元。1MΩ的电阻将将MOS开关的G极与S极以较大阻抗相连，又不影响两个极各自工作状态；而10nF的电容则是吸收MOS开关的G极由高跳变为低（系统工作地）时，开关瞬间引入的噪声，避免由此噪声导致的电位差，从而有助于控制电位差不出现较大波动，保护开关MOS避免开关瞬间损坏。所述降噪电阻的阻值和降噪电容的容值需根据实际验证调整阻值及容值，以达到开关瞬间噪声最小化。

本发明中采用1MΩ（100K~1MΩ）电阻和10nF (10nF~100nF)电容是针对本申请中的8~10V左右的输入电压设计的，经过此设计将有效吸收噪声尖刺使之下降到2~3V以内。电阻和电容的值直接影响MOS管的关断速度以及噪声的吸收效率，发明人经过实验发现当本申请中采用1MΩ的电阻和10nF的电容组合使用后开关瞬间的电位差波动最小，实现对MOS管的有效保护。

作为本申请实施例的一种可选，在本发明中，所述光伏组件输入端和处理器U1之间设置有电压跌落检测逻辑单元M4，请参阅图7，图7为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的电压跌落检测逻辑单元的电路原理图；所述电压跌落检测逻辑单元M4包括第一分压电阻R11、第二分压电阻R12、反相器U2以及或门U3；使得光伏组件输入端的电压在第一分压电阻R11和第二分压电阻R12分压之后输入至反相器U2，反相器U2进行反向之后输出至或门U3。

所述电压跌落检测逻辑单元M4的作用是判断光伏组件输出端的电压是否在预设阈值范围内。

其中，所述第一分压电阻R11和第二分压电阻R12起到分压作用，目的是将输入进来的电压（范围为10V~60V）进行分压后输出值反相器U2芯片。

其中，所述第一分压电阻R11的阻值是第二分压电阻R12的阻值的十倍，例如第一分压电阻R11的阻值为100KΩ，第二分压电阻R12的阻值为10KΩ，相当于反相器U2芯片处分到的电压为输入进来的电压的1/11，而反相器U2芯片输入不低于2V则判断为高电平，反之低于2V则判断为低电平，则对应的输入为22V的电压经过第一分压电阻R11和第二分压电阻R12分压后输入至反相器U2芯片的电压为2V，所以当输入电压大于等于22V时，反相器U2芯片的输入为高电平，当输入电压小于22V时，反相器U2芯片的输入为低电平。

另外，所述反相器输入电压高于预设值时输出高电平，在输入电压不高于预设值时输出低电平。

所述反相器U2输出信号作为输入信号A，或门U3的输入端口还接收低电平的输入信号B；所述或门U3将输入信号A和输入信号B进行接收并进行或比较，其中至少有一个输入信号（输入信号A或输入信号B）为高电平时，所述或门U3输出高电平；两个输入信号（输入信号A和输入信号B）均为低电平时，所述或门U3输出为低电平。

所述电压跌落检测逻辑单元M4中，所述或门U3的输出端连接至所述处理器U1。

需要注意的是，系统在运行的过程中，处理器U1周期性（例如5分钟一次）的向检测单元发送心跳信号，来保证这些单元的运行正常，所述检测单元中的各检测电路可以均设置在同一个芯片上，也可以设置在不同的芯片上，通过不同的接口与光伏组件进行连接。当处理器U1从光伏组件中获取到的电压低时，由于不足以驱动处理器U1工作，此时若到发送心跳信号的周期时间，那么处理器U1由于心跳信号的发送不成功，会重启复位，如果电压持续处于较低状态，那处理器U1反复重启复位，而检测单元在预设周期内接收不到处理器U1的心跳信号时会关断光伏组件（也即停止工作），所以只有当输入处理器的电压在特定范围内（例如，高于预设范围时），也即电压跌落检测逻辑单元M4输出高电平时，处理器U1才会正常工作。

进一步的，当快速关断器的输入端有电源输入时，电压跌落检测逻辑单元M4判断光伏组件输入端的电压是否在预定阈值范围内，只有在输入端的电压在预定阈值范围内（实际上是高于预定阈值），处理器U1才向所述电压采样单元M1和电流采样单元M2分别发送采样指令进行电压和/或电流的采样，当光伏组件的电压和电流中至少有一项超过预设范围时，处理器U1通过快速开关单元S控制设置于所述电流采样单元M2和光伏组件输出端负极之间的MOS开关N开关断开，关断光伏组件输出端的功率输出。

反之，当快速关断器的输入端有电源输入时，电压跌落检测逻辑单元M4判断光伏组件输入端的电压是否在预定阈值范围内，若是输入端的电压不在预定阈值范围内（即低于预定阈值时），则关闭处理器U1的心跳信号发送功能。

优选的，所述光伏组件与所述处理器U1之间设置有电压缓冲单元；所述电压缓冲单元包括电阻和/或电感，以确保处理器U1的正常工作，当光伏组件所吸收的光线强度变化较快时，所产生的电能易出现较大的浮动，从而导致输入至处理器U1的电压浮动较大，造成其内置器件的损坏，而通过设置的电阻和/或电感能够有效降低高电压对处理器U1的冲击与损坏。

作为本申请实施例的一种可选，本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器还包括用于监控光伏组件内部温度的温度采样单元M3，且所述温度采样单元M3与所述处理器U1电连接，请参阅图4，图4为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的温度采样单元M3的电路示意图；所述温度采样单元M3包括串联设置的第五电阻R5和第六电阻R6，所述第五电阻R5和第六电阻R6的输出端连接至计量芯片的温度计量端口ADC3，所述计量芯片的输出端电连接至所述处理器U1，所述第五电阻R5为NTC电阻，所述第六电阻R6为下拉电阻。

其中，所述温度采样单元、电压采样单元以及电流采样单元构成检测单元。

其中，所述温度采样单元M3用于实时监测组件内部的温度，判断内部环境温度是否已超器件承受范围，如温度超标，组件可快速关断，数据上报后台

其中，所述第五电阻R5为NTC电阻，其根据感应到的不同环境温度，自身阻值会不同变化，温度越低阻值越大，温度越高阻值越小，然后经过作为下拉电阻的第六电阻R6分压输入至计量芯片，计量芯片读取NTC电阻经过第六电阻R6分压之后的电压值，换算NTC电阻处的电压值得到NTC阻值，最终得到光伏组件内部的温度值，最后输出到处理器U1，处理器U1可以通过有线方式上报到后台，这样就形成完整的温度采样电路。

本技术方案中，通过增加温度采样单元M3，可以实时监测关断器内环境温度，一旦超标或异常及时上报信息，提高了产品对温度要求的可靠性。

也就是，当快速关断器的输入端有电源输入，并且输入电压在预设范围内时，处理器U1向所述电压采样单元M1、电流采样单元M2以及温度采样单元M3分别发送采样指令进行电压和/或电流和/或温度的采样，当光伏组件的电压、电流和温度中至少有一项超过预设范围时，处理器U1通过快速开关单元S控制设置于所述电流采样单元M2和光伏组件输出端负极之间的MOS开关N开关断开，关断光伏组件输出端的功率输出。

反之，当快速关断器的输入端有电源输入时，电压跌落检测逻辑单元M4判断光伏组件输入端的电压是否在预定阈值范围内，只有在输入端的电压在预定阈值范围内，处理器U1才向所述电压采样单元M1、电流采样单元M2以及温度采样单元M3分别发送采样指令进行电压和/或电流和/或温度的采样，当光伏组件的电压、电流和温度中三项均不超过预设范围时，处理器U1通过快速开关单元S控制设置于所述电流采样单元M2和光伏组件输出端负极之间的MOS开关N开关闭合，使得光伏组件输出的功率输出至后级组件。

需要注意的是，采样指令可以是同时发送给检测单元，也可以依次发送；可以是三个检测单元都进行采样，也可以选择其中任一项或两项进行采样。

作为本申请实施例的一种可选，本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器中，检测单元还设置有计量芯片ADC；所述计量芯片ADC的输出端连接至处理器U1。

处理器U1即为逻辑控制，是光伏组件的核心部件，通过发送相关指令到计量芯片ADC，计量芯片ADC把实时采样数据传输至处理器U1，处理器U1对其进行存储和/或处理之后，再通过有线或无线传输方式上报后台。

请参阅图2，图2为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的电压采样单元M1的电路示意图；所述电压采样单元M1包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一电阻R1和第二电阻R2串联设置，所述第一电容C1和计量芯片的电压计量端口ADC1串联连接后，连接至所述第一电阻R1和第二电阻R2之间，所述计量芯片的输出端与所述处理器U1电连接；所述第一电阻R1为上拉电阻，所述第二电阻R2为下拉电阻；

计量芯片ADC收到处理器U1指令之后，计量芯片ADC读取电源输入电压通过第一电阻R1和第二电阻R2分压之后得到的电压，分压电压传输至计量芯片的电压计量端口ADC1，进行换算之后发送至处理器U1，处理器U1可以通过有线方式上报到后台，从而形成完整的电压采样电路。

请参阅图3，图3为本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器的一个实施例中的电流采样单元M2的电路示意图；所述电流采样单元M2包括依次串联设置于光伏组件输入端负极与接地端之间的第三电阻R3、第二电容C2、第三电容C3以及第四电阻R4，所述第三电阻R3和第二电容C2之间接入至接地端，所述计量芯片的电流计量端口ADC2接入至所述第三电阻R3和第二电容C2之间，所述计量芯片的电流计量端口ADC2的另一端接入至所述第三电容C3和第四电阻R4之间，所述计量芯片的输出端与所述处理器U1电连接。

所述计量芯片ADC收到处理器U1指令之后，读取电源输入电流通过第三电阻和第四电阻之间的电流，电流传输至计量芯片的电流计量端口ADC2，进行换算之后发送至处理器U1，处理器U1可以通过有线方式上报到后台，这样就形成完整的电流采样电路。

以上，电压、电流以及温度的监测，构成光伏组件的监控功能，保证产品能实时运行在安全可控范围。

作为本申请实施例的一种可选，请参阅图5，本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器中，所述快速开关单元S包括MOS管Q1、连接至所述MOS管Q1的G极的第七电阻R7、连接至所述MOS管Q1的G极与S极之间的第八电阻R8以及连接至所述MOS管Q1的D极的第九电阻R9，所述第七电阻R7与所述处理器U1的GPIO口电连接，所述MOS开关N与所述MOS管Q1的D极电连接。

所述快速开关单元S用于控制MOS开关N的通断，当光伏组件正常运行时，快速开关单元S打开MOS开关N，此时电源从VIN+到VIN-形成导通路径，并由VOUT+到VOUT-形成电源输出路径，当需要切断电源输出时，快速开关单元S关闭MOS开关N，此时VIN+到VIN-路径断开，导致VOUT+到VOUT-输出路径也断开，无法输出给后级。

其中，若所述处理器的GPIO为高电平，则MOS管导通，此时输出至MOS开关的为低电平信号，MOS开关断开；若处理器的GPIO为低电平，则MOS管Q1截止，此时输出至MOS开关的为VCC电平，即高电平，MOS开关闭合，由于MOS的开关速度非常快，所以通过此电路可以实现快速开关功能。

作为本申请实施例的一种可选，请仍参阅图1，本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器中，所述光伏组件输入端的正负极之间设置有第一退耦电容C01，所述光伏组件输出端的正负极之间设置有第二退耦电容C02。

所述第一退耦电容C01和第二退耦电容C02的功能都是防止输入输出电路电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流波动对电路的正常工作产生影响，同时也可以解决电源噪声导致的干扰；通过设置的所述第一退耦电容C01和第二退耦电容C02，降低电流波动对电路的影响，同时解决电源噪声导致的干扰，提高了电源的稳定性。

本发明中的所述处理器、检测单元中等可由光伏组件供电运行，也可以采用外加电源。

作为本申请实施例的一种可选，本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器中，所述光伏组件快速关断器还包括电源模块，所述电源模块设置在光伏组件与处理器之间，申请人在完成本发明的过程中发现，由于光照强度变化或系统中光伏组件的转化能力受阻，造成光伏组件输出（即电源模块输入）的电压会有较大的波动，导致当电源模块（例如DCDC电源）的额定输入电压范围不够宽时烧坏器件，影响其使用寿命，而且还会进一步影响系统的稳定性；进一步的，所述光伏组件快速关断器中，在所述电源模块与光伏组件之间设置有缓冲单元，所述缓冲单元包括但不限于特定阻值的电阻和/或电感。

本申请中，所述处理器在工作时会按照特定的周期发送心跳信号至系统中的其它单元（例如检测单元），用以控制和监测其工作状态，当其工作电压过低时心跳信号的发送中断或收到干扰，或者不能发送心跳信号，而当心跳信号发送不成功时，处理器会重启复位来开始重新发送。申请人在完成本发明的过程中发现，光照强度较弱时（例如，早上或晚上），光伏组件输出并由电源模块供给逻辑控制单元的电能不足以驱动处理器，造成其掉电重启复位，严重影响系统的稳定性；进一步的，本申请的光伏组件快速关断器还包括输入电压跌落检测逻辑单元M4；所述电压跌落检测逻辑单元M4设置在光伏组件的输出端和电源模块的输入端之间，所述电压跌落检测逻辑单元M4用以监测光伏组件输出的电压，当其电压值超过设定阈值范围（例如低于22v）时关掉所述处理器的心跳信号发送功能，只有在组件输出电压在设定阈值范围内才保持处理器的心跳信号发送功能。

作为本申请实施例的一种可选，本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器中，所述光伏组件输出端的正负极之间设置有旁路单元，所述旁路单元包括至少一个旁路二极管和/或至少一个场效应晶体管；所述旁路二极管包括至少一个第一旁路二极管D1；所述旁路二极管还包括至少一个与所述第一旁路二极管D1并联同向设置的第二旁路二极管D2。

当光伏系统的光伏组件中的某一组串发生遮挡的时候，由于组件所收到的光照能量发生变化，导致整个系统的输出功率收到影响，通过旁路二极管（第一旁路二极管D1和第二旁路二极管D2）的设计，用于组件关断器出现故障时导通，将组件关断器旁路，通过第一旁路二极管D1和第二旁路二极管D2给后级输出级续流供电，让整个系统不受单个关断器故障影响整体供电；此处采用两个旁路二极管的目的是当需要旁路二极管给后级续流供电时，电流可以从第一旁路二极管D1和第二旁路二极管D2同时供给，避免单个旁路二极管过载，同时也有效降低了二极管发热量，从而提高二极管使用寿命，降低器件失效风险性。

这样既可以有效保护二极管的寿命，又是冗余设计的一种方式，降低产品的安全风险性。

进一步的，本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器中，所述的旁路二极管也可以用场效应晶体管（MOS管）来代替。当采用MOS管代替旁路二极管时，控制过程如下：当产品正常运行时，快速开关单元S闭合MOS开关N，断开场效应晶体MOS管，此时电源从VIN+到VIN-形成导通路径，并由VOUT+到VOUT-形成电源输出路径，当需要切断电源输出时，快速开关单元S断开MOS开关N和场效应晶体MOS管，此时VIN+到VIN-路径断开，导致VOUT+到VOUT-输出路径也断开，无法输出给后级。当阴影遮挡发生时，闭合场效应晶体MOS管，使其旁路。

最后，本发明一种具有监控功能的光伏组件快速关断器中，所述MOS开关N和光伏组件输出端负极之间设置有电感L；后级组件电流需求瞬间增高时，电流突变导致的供电不稳，而电感L本身的特性决定流经电感的电流不能突变，可以有效抑制电流突变对系统供电带来的不稳定性，从而有效保护了整个系统供电的稳定。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器（Read-Only Memory， ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器（Read-Only Memory， ROM）、随机存取器（Random AccessMemory，RAM）、磁盘或光盘等。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。