本發(fā)明涉及光伏旁路開(kāi)關(guān)，尤其涉及一種柵壓監(jiān)控電路、光伏旁路開(kāi)關(guān)及光伏發(fā)電板系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、光伏旁路開(kāi)關(guān)是由低內(nèi)阻的功率開(kāi)關(guān)管、控制芯片、電容組成，是光伏發(fā)電板系統(tǒng)組件之一。光伏旁路開(kāi)關(guān)的作用是為因熱斑效應(yīng)發(fā)熱的電池組提供旁路通道，保證光伏發(fā)電板長(zhǎng)期工作的高可靠性。隨功率開(kāi)關(guān)管的廣泛應(yīng)用，使用功率開(kāi)關(guān)管替代肖特基二極管提供旁路可以降低旁路開(kāi)關(guān)開(kāi)態(tài)的正向壓降，但功率開(kāi)關(guān)管需以脈沖開(kāi)關(guān)方式工作，否則幾十安培級(jí)大電流工作的功率開(kāi)關(guān)管長(zhǎng)期處于開(kāi)態(tài)將因功率管內(nèi)阻的正溫屬性而使開(kāi)態(tài)的功耗不斷增大而溫度升高，溫度升高又反過(guò)來(lái)增加功率管的功耗，直至功率開(kāi)關(guān)管因無(wú)法釋放掉累積的正溫功耗而燒毀。

2、隨著光伏旁路開(kāi)關(guān)工作環(huán)境的溫度上升，功率管導(dǎo)通時(shí)開(kāi)態(tài)的功耗會(huì)隨溫升而增大，而功率管關(guān)閉時(shí)寄生二極管具有負(fù)溫屬性，關(guān)態(tài)的功耗是負(fù)溫的，所以環(huán)境溫度從低到高變化過(guò)程中功率管正向?qū)ㄕ伎毡缺厝皇侵鸩浇档?，才能達(dá)到熱平衡，否則開(kāi)態(tài)功耗的增大將無(wú)法維持開(kāi)關(guān)工作屬性。但光伏電池組件的環(huán)境溫度處于室外沙漠等、高低溫變化劇烈，因電池串聯(lián)支路中某一極板被遮蔽形成熱斑、發(fā)熱非常嚴(yán)重，旁路開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的溫升遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度，所以要求旁路開(kāi)關(guān)工作在全溫度范圍，尤其是保證高溫工作的開(kāi)關(guān)屬性穩(wěn)定?，F(xiàn)有的功率開(kāi)關(guān)管旁路開(kāi)關(guān)無(wú)法滿足150℃以上高溫工作的開(kāi)關(guān)屬性。目前采用高效能8英寸/12英寸光伏電池可以產(chǎn)生10～30a電流，要求旁路開(kāi)關(guān)工作時(shí)殼溫在150℃以上。隨著技術(shù)進(jìn)步，光伏發(fā)電的電池組件朝更高的生成電流發(fā)展，而大電流對(duì)應(yīng)更高的溫升，旁路開(kāi)關(guān)安全工作的高溫區(qū)間也隨之要求更寬。

3、因此，如何提供一種能穩(wěn)定工作在寬溫度范圍內(nèi)的旁路開(kāi)關(guān)是光伏電池領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種柵壓監(jiān)控電路、光伏旁路開(kāi)關(guān)及光伏發(fā)電板系統(tǒng)，解決相關(guān)技術(shù)中存在的光伏旁路開(kāi)關(guān)無(wú)法工作在寬溫度范圍內(nèi)的問(wèn)題。

2、作為本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種柵壓監(jiān)控電路，其中，包括：采樣單元、基準(zhǔn)產(chǎn)生單元、比較單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述采樣單元的輸入端用于連接光伏旁路開(kāi)關(guān)的待監(jiān)控電壓端，所述采樣單元的輸出端分別連接所述比較單元的第一輸入端和所述基準(zhǔn)產(chǎn)生單元的輸入端，所述基準(zhǔn)產(chǎn)生單元的輸出端連接所述比較單元的第二輸入端，所述比較單元的輸出端連接所述驅(qū)動(dòng)單元的輸入端，所述驅(qū)動(dòng)單元的輸出端用于連接光伏旁路開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)端；所述采樣單元用于對(duì)所述光伏旁路開(kāi)關(guān)的待監(jiān)控電壓端的工作電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并獲得采樣電壓；所述基準(zhǔn)產(chǎn)生單元用于產(chǎn)生具有負(fù)溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓；所述比較單元用于將所述采樣電壓與所述具有負(fù)溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較以生成驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整所述光伏旁路開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)管的占空比以使得光伏旁路開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)管能夠在寬溫度范圍內(nèi)保持脈沖工作，其中，所述寬溫度范圍為[t1，t2]，t1≤-40℃，t2≥175℃；所述驅(qū)動(dòng)單元能夠根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述光伏旁路開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)管的工作；其中，所述基準(zhǔn)產(chǎn)生單元包括具有負(fù)溫度系數(shù)的帶隙基準(zhǔn)源，所述帶隙基準(zhǔn)源包括第一三極管、第二三極管、第一電阻和第二電阻，所述第一三極管的基極與所述第二三極管的基極連接且均連接所述比較單元，所述第一三極管的發(fā)射極連接所述第一電阻的一端，所述第二三極管的發(fā)射極連接所述第一電阻的另一端，所述第二電阻的一端連接所述第一電阻的另一端，所述第二電阻的另一端連接信號(hào)地，所述第一三極管的集電極均連接所述比較單元；所述帶隙基準(zhǔn)源產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓表示為：，其中，表示所述帶隙基準(zhǔn)源產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓，表示第一三極管和第二三極管的基極與發(fā)射極之間的電壓，n表示第二三極管的發(fā)射區(qū)面積與第一三極管的發(fā)射區(qū)面積的比值，vt=kt/q，k表示boltzmann常數(shù)，t表示絕對(duì)溫度，q表示電子電荷。

3、進(jìn)一步地，所述帶隙基準(zhǔn)源還還包括：第四三極管，所述第四三極管的基極與所述第一三極管的基極連接，所述第四三極管的發(fā)射極懸空，所述第四三極管的集電極連接所述第一三極管的集電極；所述第四三極管的發(fā)射區(qū)面積為n-1，所述第一三極管和所述第四三極管兩者的集電區(qū)到發(fā)射區(qū)的漏電流之和等于所述第二三極管的集電區(qū)到發(fā)射區(qū)的漏電流。

4、進(jìn)一步地，所述比較單元包括：第一p型開(kāi)關(guān)管、第二p型開(kāi)關(guān)管、第三p型開(kāi)關(guān)管、第二n型開(kāi)關(guān)管、第七電阻和第八電阻，所述第一p型開(kāi)關(guān)管的控制端和所述第二p型開(kāi)關(guān)管的控制端連接且均連接所述第二三極管的集電極，所述第一p型開(kāi)關(guān)管的源極端和所述第二p型開(kāi)關(guān)管的源極端均連接所述采樣單元的輸入端，所述第一p型開(kāi)關(guān)管的漏極端連接所述第一三極管的集電極，所述第二p型開(kāi)關(guān)管的漏極端與所述第二p型開(kāi)關(guān)管的控制端連接；所述第三p型開(kāi)關(guān)管的控制端與所述第一p型開(kāi)關(guān)管的漏極端連接，所述第三p型開(kāi)關(guān)管的源極端與所述采樣單元的輸入端連接，所述第三p型開(kāi)關(guān)管的漏極端為所述比較單元的輸出端；所述第七電阻的一端為所述比較單元的輸出端，所述第七電阻的另一端連接所述第八電阻的一端，所述第八電阻的另一端連接信號(hào)地；所述第二n型開(kāi)關(guān)管的控制端連接所述驅(qū)動(dòng)單元，所述第二n型開(kāi)關(guān)管的源極端連接所述信號(hào)地，所述第二n型開(kāi)關(guān)管的漏極端連接所述第八電阻的一端。

5、進(jìn)一步地，所述比較單元還包括：第二電容和第三三極管，所述第二電容的一端連接所述采樣單元的輸入端，所述第二電容的另一端連接所述第一p型開(kāi)關(guān)管的漏極端；所述第三三極管的基極連接所述第二三極管的集電極，所述第三三極管的發(fā)射極連接所述第一三極管的集電極，所述第三三極管的集電極連接所述采樣單元的輸入端。

6、進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)單元包括：第五p型開(kāi)關(guān)管、第三n型開(kāi)關(guān)管、第四n型開(kāi)關(guān)管、第九電阻、第一反相器、第二反相器和第三反相器，所述第五p型開(kāi)關(guān)管的控制端和所述第三n型開(kāi)關(guān)管的控制端連接且為所述驅(qū)動(dòng)單元的輸入端，所述第五p型開(kāi)關(guān)管的源極端連接所述采樣單元的輸入端，所述第五p型開(kāi)關(guān)管的漏極端連接所述第三n型開(kāi)關(guān)管的漏極端，所述第三n型開(kāi)關(guān)管的源極端連接所述第九電阻的一端，所述第九電阻的另一端連接信號(hào)地；所述第四n型開(kāi)關(guān)管的控制端連接所述第一反相器的輸出端，所述第四n型開(kāi)關(guān)管的源極端連接信號(hào)地，所述第四n型開(kāi)關(guān)管的漏極端連接所述第九電阻的一端；所述第一反相器的輸入端連接所述第五p型開(kāi)關(guān)管的漏極端，所述第一反相器的輸出端連接所述第二反相器的輸入端，所述第二反相器的輸出端連接所述第三反相器的輸入端，所述第三反相器的輸出端為所述驅(qū)動(dòng)單元的輸出端；所述第二反相器的輸出端還連接所述采樣單元。

7、進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)單元還包括第一電容，所述第一電容的一端連接所述比較單元的第二輸入端，所述第一電容的另一端連接所述第一反相器的輸出端；所述第三反相器包括五級(jí)反相器結(jié)構(gòu)，每級(jí)反相器結(jié)構(gòu)的p/n管面積均按照比例逐級(jí)增大。

8、進(jìn)一步地，所述采樣單元包括第四p型開(kāi)關(guān)管、第一n型開(kāi)關(guān)管、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第六電阻，所述第四p型開(kāi)關(guān)管的控制端與所述第一n型開(kāi)關(guān)管的控制端連接且均連接所述驅(qū)動(dòng)單元，所述第四p型開(kāi)關(guān)管的源極端為所述采樣單元的輸入端，所述第四p型開(kāi)關(guān)管的漏極端連接所述第三電阻的另一端；所述第一n型開(kāi)關(guān)管的漏極端連接所述第六電阻的一端，所述第一n型開(kāi)關(guān)管的源極端連接信號(hào)地；所述第三電阻的一端連接所述第四p型開(kāi)關(guān)管的源極端，所述第三電阻的另一端連接所述第四電阻的一端，所述第四電阻的另一端為所述采樣單元的輸出端；所述第五電阻的一端連接所述第四電阻的另一端，所述第五電阻的另一端連接所述第六電阻的一端，所述第六電阻的另一端連接所述信號(hào)地。

9、作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種光伏旁路開(kāi)關(guān)，其中，包括：第一功率開(kāi)關(guān)管、充放電電容和前文所述的柵壓監(jiān)控電路，所述充放電電容的一端連接所述柵壓監(jiān)控電路中采樣單元的輸入端，所述充放電電容的另一端連接所述信號(hào)地；所述第一功率開(kāi)關(guān)管的控制端連接所述柵壓監(jiān)控電路的驅(qū)動(dòng)單元的輸出端，所述第一功率開(kāi)關(guān)管的第一端連接光伏電池板的陽(yáng)極，所述第一功率開(kāi)關(guān)管的第二端連接所述光伏電池板的陰極；所述充放電電容兩端的電壓為待監(jiān)控電壓；所述柵壓監(jiān)控電路能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控所述待監(jiān)控電壓，并根據(jù)所述待監(jiān)控電壓與基準(zhǔn)電壓的比較生成驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，以動(dòng)態(tài)調(diào)整所述第一功率開(kāi)關(guān)管的占空比；所述第一功率開(kāi)關(guān)管能夠根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通或關(guān)閉以形成脈沖開(kāi)關(guān)，所述脈沖開(kāi)關(guān)能夠循環(huán)給所述充放電電容進(jìn)行充放電以旁路所述光伏電池板的光伏電流；其中所述第一功率開(kāi)關(guān)管能夠在所述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的控制下在寬溫度范圍內(nèi)保持脈沖工作，其中，所述寬溫度范圍為[t1，t2]，t1≤-40℃，t2≥175℃。

10、作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種光伏發(fā)電板系統(tǒng)，其中，包括：光伏電池板和前文所述的光伏旁路開(kāi)關(guān)，所述光伏旁路開(kāi)關(guān)與所述光伏電池板電連接，所述光伏旁路開(kāi)關(guān)能夠在所述光伏電池板的至少一個(gè)光伏組件成為負(fù)載時(shí)提供旁路通道。

11、本發(fā)明提供的柵壓監(jiān)控電路，通過(guò)采樣單元采集光伏旁路開(kāi)關(guān)的待監(jiān)控電壓端的工作電壓以形成采樣電壓，通過(guò)基準(zhǔn)產(chǎn)生單元產(chǎn)生具有負(fù)溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓，采樣電壓和具有負(fù)溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓均作為比較單元的輸入，通過(guò)比較單元的比較后生成驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整光伏旁路開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)管的占空比以使得光伏旁路開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)管能夠在寬溫度范圍內(nèi)保持脈沖工作，最終基于該驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)對(duì)光伏旁路開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行控制。本發(fā)明的柵壓監(jiān)控電路，由于比較單元采樣負(fù)溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓作為比較基準(zhǔn)，能夠當(dāng)光伏旁路開(kāi)關(guān)的工作溫度升高時(shí)該基準(zhǔn)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓并不會(huì)隨著溫度升高而升高，因此比較單元的輸出結(jié)果并不會(huì)受到溫度升高的影響，從而能夠有效控制光伏旁路開(kāi)關(guān)的功率管的控制端的驅(qū)動(dòng)電壓，進(jìn)而達(dá)到光伏旁路開(kāi)關(guān)的功率管的功耗并不會(huì)因溫度升高而發(fā)生大的波動(dòng)，從而不會(huì)發(fā)生因溫度變化而帶來(lái)的功耗的提升進(jìn)而導(dǎo)致器件損耗的現(xiàn)象；另外，該比較單元基于負(fù)溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整占空比使得開(kāi)關(guān)管的功耗不會(huì)因?yàn)闇囟壬叨龃?，從而使得開(kāi)關(guān)管能夠工作在寬溫度范圍內(nèi)而不會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓鴰?lái)功耗的提升進(jìn)而導(dǎo)致器件損耗的現(xiàn)象發(fā)生；另外由于能夠控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)態(tài)占空比，因此能夠通過(guò)增大開(kāi)態(tài)占空比達(dá)到降低開(kāi)關(guān)管功耗的目的。