光伏快速關(guān)斷功能，一般是為了滿足屋頂光伏系統(tǒng)的消防安全，實(shí)現(xiàn)光伏組件級關(guān)斷而設(shè)計。光伏系統(tǒng)的快速關(guān)斷，是快速關(guān)斷每一塊光伏組件之間的連接，由美國國家電工規(guī)范(National Electrical Code，簡稱NEC) 提出。在最新2020版的《組件級自我關(guān)斷解決方案》標(biāo)準(zhǔn)中，提出了 “光伏危險控制系統(tǒng)”。新標(biāo)準(zhǔn)要求光伏系統(tǒng)中需具有“光伏危險控制系統(tǒng)”，即光伏系統(tǒng)在危急情況下時，是一個可控制的狀態(tài)。利用“光伏危險控制系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)組件級別的關(guān)斷，在快速關(guān)斷啟動后30S內(nèi)，消除光伏系統(tǒng)陣列中存在的直流高壓，界限范圍內(nèi)電壓降低到80V以下。降低觸電風(fēng)險、解決光伏系統(tǒng)中存在的“施救風(fēng)險”。

圖1、快速關(guān)斷器標(biāo)準(zhǔn)

快速關(guān)斷的功能需要兩個設(shè)備——一個信號發(fā)射器和一些接收器。發(fā)射器負(fù)責(zé)將快速關(guān)斷電源線信號傳遞到光伏組件陣列和逆變器之間的直流導(dǎo)線上，接收器負(fù)責(zé)檢測這些導(dǎo)體上的信號：

當(dāng)信號存在時，接收器保持不動作的狀態(tài)，組件正常工作;

當(dāng)信號消失時，接收器負(fù)責(zé)在指定時間內(nèi)將光伏組件陣列電壓降低到標(biāo)準(zhǔn)限制的電壓以下，從而實(shí)現(xiàn)快速關(guān)斷功能。

圖2、安全關(guān)斷系統(tǒng)圖

通常微型逆變器集成快速關(guān)斷功能;集中式逆變器和組串式逆變器不具備組件級快速關(guān)斷功能，這兩種就需要加裝特定裝置才可以實(shí)現(xiàn)組件級快速關(guān)斷功能。組件級快速關(guān)斷設(shè)備的使用是目前最簡單、成熟且可以實(shí)現(xiàn)這一要求的方式。

圖3、組件級快速關(guān)斷設(shè)備

組件級關(guān)斷器是一種可實(shí)現(xiàn)組件級快關(guān)斷的裝置，研發(fā)設(shè)計需符合美國SunSpec認(rèn)證要求，符合美國NEC 2017&2020(690.12)要求;體積更小、重量更輕，更方便的安裝在光伏組件邊框或黏貼在組件背板上。我們針對昱能450W組件快速關(guān)斷器(型號：OPT700-RS)拆解后的硬件組成做個分析：

表1、OPT700-RS部分元器件總結(jié)一下，除了昱能采用自研芯片方案，市面上還有數(shù)明半導(dǎo)體、力合微、芯象半導(dǎo)體、國民技術(shù)、門海微、兆易創(chuàng)新等廠商提供關(guān)斷器方案：1、數(shù)明半導(dǎo)體的SiLM6000是一顆高集成度ASIC光伏安全關(guān)斷芯片，具備組件級快速關(guān)斷功能。集成了電源管理、SunSpec協(xié)議的PLC信號解析、邏輯控制單元、MOSFET驅(qū)動、以及關(guān)斷狀態(tài)下1V低電壓輸出等功能，采用電力載波通信技術(shù)(PLC)實(shí)現(xiàn)對光伏板的即時控制，無需額外布線，即插即用。

2、力合微的LME2990是一顆通過了SunSpec PLC通信規(guī)范測試認(rèn)證的PLC光伏組件快速關(guān)斷芯片，可廣泛應(yīng)用于分布式光伏快速關(guān)斷器、或具有關(guān)斷功能的光伏組件智能接線盒以及光伏發(fā)電快速關(guān)斷主機(jī)端。

3、芯象半導(dǎo)體主控-計算-通信一體化PLC-IoT芯片SIG996，配置業(yè)內(nèi)超高規(guī)格主控+計算雙內(nèi)核，芯片底層支持高速電力線載波通信技術(shù)，自適應(yīng)組網(wǎng)，兼容國內(nèi)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及國際IEEE1901.1標(biāo)準(zhǔn)，提供高精度FFT運(yùn)算庫?；赟IG996開發(fā)的光伏監(jiān)控模組，可廣泛應(yīng)用于光伏組件關(guān)斷器、監(jiān)控器和光伏優(yōu)化器。

4、國民技術(shù)的N32G430、N32G435等系列產(chǎn)品的功能與性能滿足光伏關(guān)斷器主控MCU要求，并且已經(jīng)得到量產(chǎn)使用。

5、門海微的GS2000 HPLC芯片集成了32位CPU、SRAM和ROM、豐富的外設(shè)接口(I2C 、GPIO、UART、 SPI、PWM)、靈活可靠的PLC MAC、基于OFDM調(diào)制解調(diào)的PLC PHY等功能。GS-RSD-80-20S是一款快速關(guān)斷器，可與單個組件級聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)組級快速關(guān)斷功能，達(dá)到光伏發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。 GS-RSD-80-20S采用SunSpec專用基帶芯片, 損耗低，效率高，穩(wěn)定可靠，滿足 NEC2017 、NEC2020與 SunSpec認(rèn)證要求，能有效確保光伏系統(tǒng)安全運(yùn)行。

6、兆易創(chuàng)新的GD32E230系列MCU具備高性價比、低功耗、ADC采樣分辨率高、外設(shè)接口豐富等優(yōu)勢，通過電力載波的方式進(jìn)行通信，可以實(shí)現(xiàn)快速關(guān)斷功能。

光伏快速關(guān)斷器在電氣和硬件設(shè)計方面，隸屬于電力電子領(lǐng)域，對穩(wěn)定性、可靠性和安全性方面要求會比消費(fèi)類電子略高，相應(yīng)的芯片選型和項(xiàng)目設(shè)計工作會更難。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平臺，過去數(shù)年已積累了豐富的優(yōu)勢貨源。我們聚焦服務(wù)元器件長尾客戶群，讓每一家芯片原廠或分銷商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，幫助工程師的方案選型、試樣及采購，為電子產(chǎn)業(yè)供需略盡綿薄之力。

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