光伏逆變器接地故障保護電路的製作方法

2023-05-31 09:29:11

專利名稱：光伏逆變器接地故障保護電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及光伏發電領域，更具體地說，涉及一種光伏逆變器接地故障保護電路。
背景技術：
隨著世界各國對節能減排的重視，政府加大了對新能源的扶持力度，太陽能發電產業也得以快速發展。太陽能發電分為光熱發電和光伏發電，其中光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電 能的一種技術。現有的光伏發電系統包括太陽能電池板、光伏逆變器等設備，其中光伏逆變器用於將太陽能電池板中的電能轉換為交流電從而為電網提供能量或直接為交流負載供電。為了充分接受光照，太陽能電池板採用室外安裝方式，這導致了接地故障發生概率很高。當太陽能電池板發生接地故障時，與之相連的光伏逆變器也可能損壞，甚至起火。如何能夠簡單有效的為接地故障提供保護是光伏逆變器設計的一個技術難點。如圖I所示，是採用半橋拓撲的逆變器原理圖。當太陽能電池板負端發生接地故障時，太陽能電池板的直流電壓會直接加載在連接到直流母線的分壓電容Cl上，如圖I中的虛線所示，原來只需要承受一般電壓的分壓電容Cl將會因為過壓炸毀。並且由於故障發生時電流不會很大，逆變器系統裡的斷路器不會動作，從而無法保護電容。傳統的光伏逆變器保護方案是在閉合直流開關前先檢測太陽能電池板的對地電阻，在檢測發現故障時不閉合開關。該保護方案需要人手工操作，而且運行過程發生的故障無法有效保護。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有光伏逆變器接地保護依靠手工且運行過程中無法提供保護的缺陷，提供一種光伏逆變器接地故障保護電路。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種光伏逆變器接地故障保護電路，所述光伏逆變器包括連接到太陽能電池板正負極的直流母線以及串聯連接在所述直流母線之間的第一分壓電容(Cl)和第二分壓電容(C2)，其中第一分壓電容(Cl)的正端連接正直流母線，第二分壓電容(C2)的負端連接到負直流母線，第一分壓電容的負端以及第二分壓電容的正端連接光伏逆變器的零線，包括接於光伏逆變器零線的過流保護元件(Fl)以及分別與所述第一分壓電容和第二分壓電容並聯的第一過壓保護元件(OVRl)和第二過壓保護元件(0VR2)。在本發明所述的光伏逆變器接地故障保護電路中，所述過流保護元件(Fl)接於光伏逆變器零線的濾波電容(C3)與電網零線之間。在本發明所述的光伏逆變器接地故障保護電路中，所述第一過壓保護元件(OVRl)和第二過壓保護元件(0VR2)分別為齊納二極體、TVS 二極體、壓敏電阻、固體放電管、氣體放電管、浪湧電阻排中的一個。在本發明所述的光伏逆變器接地故障保護電路中，所述光伏逆變器為半橋拓撲的逆變器。在本發明所述的光伏逆變器接地故障保護電路中，所述光伏逆變器為單相/三相三電平半橋逆變器。在本發明所述的光伏逆變器接地故障保護電路中，所述光伏逆變器為具有DC/DC環節的光伏逆變器。在本發明所述的光伏逆變器接地故障保護電路中，所述過流保護元件為保險絲或斷路器。本發明的光伏逆變器接地故障保護電路，通過在分壓電容並聯過壓保護元件並在零線接入過流保護元件，使得在太陽能電池板出現接地故障時斷開故障電路，從而有效保護光伏逆變器。


圖I是現有半橋拓撲的光伏逆變器的原理圖。圖2是本發明的光伏逆變器接地故障保護電路的第一實施例的原理圖。圖3是本發明的光伏逆變器接地故障保護電路的第二實施例的原理圖。圖4是本發明的光伏逆變器接地故障保護電路的第三實施例的原理圖。
具體實施例方式為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式
。如圖2所示，是本發明光伏逆變器接地故障保護電路實施例的示意圖。在本實施例，光伏逆變器包括連接到太陽能電池板正負極的直流母線以及串聯連接在直流母線之間的第一分壓電容Cl和第二分壓電容C2，其中第一分壓電容Cl的正端連接正直流母線，第二分壓電容C2的負端連接到負直流母線，第一分壓電容的負端以及第二分壓電容的正端連接光伏逆變器的零線。為了實現接地故障保護，本發明設置了第一過壓保護元件0VR1、第二過壓保護元件0VR2以及過流保護元件F1，其中第一過壓保護元件OVRl與第一分壓電容Cl並聯連接，第二過壓保護元件0VR2與第二分壓電容C2並聯連接，過流保護元件Fl接於光伏逆變器零線。上述第一過壓保護元件OVRl和第二過壓保護元件0VR2分別為齊納二極體、TVS 二極體、壓敏電阻、固體放電管、氣體放電管、浪湧電阻排中的一個。這樣，當太能能電池板(PV)負端發生接地故障時，圖2中所示虛線迴路導通，第一過壓保護元件OVRl過壓並產生大電流，此時串聯在光伏逆變器零線的過流保護元件Fl過流熔斷，從而將故障迴路斷開，保護第一分壓電容Cl不會損壞。同理，當太能能電池板(PV)正端發生接地故障時，第二過壓保護元件0VR2可保護第二分壓電容C2。上述過流保護元件Fl最好接於光伏逆變器零線的濾波電容C3與電網零線之間。當然，過流保護元件Fl也可在光伏逆變器零線的濾波電容C3前段(S卩圖中虛線所示位置)，但在正常工作時，通過此處的過流保護元件Fl電流較大。上述光伏逆變器接地故障保護電路除了圖2中所示的半橋拓撲的逆變器中使用夕卜，還可在單相/三相三電平半橋逆變器(如圖3所示)以及具有DC/DC環節的光伏逆變器(如圖4所示)中使用。
在上述的光伏逆變器接地故障保護電路中，過流保護元件Fl為保險絲或斷路器。上述光伏逆變器接地故障保護電路，通過在分壓電容並聯過壓保護元件並在零線接入過流保護元件，使得在太陽能電池板出現接地故障時斷開故障電路，從而有效保護光伏逆變器。上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多 形式，這些均屬於本發明的保護之內。
權利要求
1.一種光伏逆變器接地故障保護電路，所述光伏逆變器包括連接到太陽能電池板正負極的直流母線以及串聯連接在所述直流母線之間的第一分壓電容(Cl)和第二分壓電容(C2)，其中第一分壓電容(Cl)的正端連接正直流母線，第二分壓電容(C2)的負端連接到負直流母線，第一分壓電容的負端以及第二分壓電容的正端連接光伏逆變器的零線，其特徵在於，包括接於光伏逆變器零線的過流保護元件(Fl)以及分別與所述第一分壓電容和第二分壓電容並聯的第一過壓保護元件(OVRl)和第二過壓保護元件(0VR2)。
2.根據權利要求I所述的光伏逆變器接地故障保護電路，其特徵在於，所述過流保護元件(Fl)接於光伏逆變器零線的濾波電容(C3)與電網零線之間。
3.根據權利要求I或2所述的光伏逆變器接地故障保護電路，其特徵在於，所述第一過壓保護元件(OVRl)和第二過壓保護元件(0VR2)分別為齊納二極體、TVS 二極體、壓敏電阻、固體放電管、氣體放電管、浪湧電阻排中的一個。
4.根據權利要求I或2所述的光伏逆變器接地故障保護電路，其特徵在於，所述光伏逆變器為半橋拓撲的逆變器。
5.根據權利要求I或2所述的光伏逆變器接地故障保護電路，其特徵在於，所述光伏逆變器為單相/三相三電平半橋逆變器。
6.根據權利要求I或2所述的光伏逆變器接地故障保護電路，其特徵在於，所述光伏逆變器為具有DC/DC環節的光伏逆變器。
7.根據權利要求I或2所述的光伏逆變器接地故障保護電路，其特徵在於，所述過流保護元件為保險絲或斷路器。
全文摘要
本發明涉及一種光伏逆變器接地故障保護電路，所述光伏逆變器包括連接到太陽能電池板正負極的直流母線以及串聯連接在所述直流母線之間的第一分壓電容和第二分壓電容，其中第一分壓電容的正端連接正直流母線，第二分壓電容的負端連接到負直流母線，第一分壓電容的負端以及第二分壓電容的正端連接光伏逆變器的零線，包括接於光伏逆變器零線的過流保護元件以及分別與所述第一分壓電容和第二分壓電容並聯的第一過壓保護元件和第二過壓保護元件。本發明通過在分壓電容並聯過壓保護元件並在零線接入過流保護元件，使得在太陽能電池板出現接地故障時斷開故障電路，從而有效保護光伏逆變器。
文檔編號H02H9/04GK102868144SQ20111018938
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年7月7日
發明者劉玉偉 申請人:深圳市匯川技術股份有限公司, 蘇州匯川技術有限公司