CN103280826A - 逆变器并网安全检测方法及逆变器并网电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种逆变器并网安全检测方法及逆变器并网电路。本发明逆变器并网安全检测方法，包括：在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路；获取所述检测回路中的电参数值；比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常。本发明实施例通过在逆变器端口处串联阻抗类元件形成检测回路以完成逆变器并网的安全检测，实现对逆变器系统并网安全自检，大大提高了逆变器系统并网的安全性和可靠性，解决了逆变器系统并网安全无法自检的问题。

Description

逆变器并网安全检测方法及逆变器并网电路

技术领域

本发明实施例涉及电气检测技术，尤其涉及一种逆变器并网安全检测方法及逆变器并网电路。

背景技术

当前，太阳能、风能等新能源的快速发展，缓解了常规能源的短缺并减小了对环境的污染。逆变器系统是用于在新能源系统中将直流电转化为交流电以提供给电网实现供电，是新能源系统中不可或缺的重要部分。

在逆变器系统中，特别是光伏逆变器系统，为了保障并网安全稳定，需要对逆变器系统并网进行安全检测，例如，检测交流侧地线及中性线接地是否良好，以及交流侧绝缘能力是否满足要求等。现有技术中，对交流侧的地线和中性线的接地性能的安全检测是通过人为定期在逆变器系统中接测试接地电阻来进行判断；对于交流侧绝缘能力，现有技术并未采取检测手段，而是在直流系统和交流系统中间增加隔离变压器，实现电气隔离来避免由于交流侧绝缘阻抗变小导致逆变器系统故障的问题。

上述现有技术中，对于逆变器系统的并网检测是通过人工检测的方式来完成，无法实现逆变器系统并网安全自检，降低了逆变器系统并网的安全性和可靠性。

发明内容

本发明实施例提供一种逆变器并网安全检测方法及逆变器并网电路，以解决逆变器系统无法实现并网安全自检而降低系统安全性和可靠性的问题，以实现对逆变器系统并网安全的自检。

第一方面，本发明实施例提供一种逆变器并网安全检测方法，包括：

在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路；

获取所述检测回路中的电参数值；

比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述电参数值为交流侧阻抗值；

所述在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路具体为：

在直流侧输入端与中性线之间串联阻抗类元件，以形成包含有直流电压源的检测回路；

所述比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常包括：

判断交流侧阻抗值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统交流侧绝缘性能正常；若否，则逆变器系统交流侧绝缘性能故障。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述直流侧输入端包括：直流输入端的一端或中点。

根据第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述阻抗类元件为电阻。

在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述电参数值为中性线与地线间的电压值；

所述在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路具体为：

在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有交流电压源的检测回路。

所述比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常包括：

判断中性线与地线间的电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统地线连接不良；若否，则逆变器系统地线连接正常。

根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述交流侧相线为单相相线，在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件包括：

在相线与地线之间串联第一阻抗类元件；

在中性线与地线之间串联第二阻抗类元件。

根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述交流侧相线为三相相线，在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件包括：

在第一相线与地线之间串联第三阻抗类元件；

在第二相线与地线之间串联第四阻抗类元件；

在第三相线与地线之间串联第五阻抗类元件；

其中，所述第三阻抗类元件与所述第四阻抗类元件的阻抗值不等。

根据第一方面的第四种至第六种可能的实现方式的任意一种，在第七种可能的实现方式中，所述阻抗类元件为电容。

在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述电参数值为中性线与地线间的电压值；

所述在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路具体为：

在交流侧相线与中性线之间串联阻抗类元件，以形成包含有交流电压源的检测回路；

所述比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常包括：

判断所述中性线与地线间的电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统中性线连接不良；若否，则逆变器系统中性线连接正常。

根据第一方面的第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述交流侧相线为三相相线，在交流侧相线与中性线间串联阻抗类元件包括：

三相相线的任意一相或两相相线与中性线间串联阻抗类元件。

根据第一方面的第八种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，所述相线为三相相线，在相线与中性线间串联阻抗类元件包括：

在第一相线与中性线间串联第六阻抗类元件；

在第二相线与中性线间串联第七阻抗类元件；

在第三相线与中性线间串联第八阻抗类元件；

其中，所述第六阻抗类元件与所述第七阻抗类元件的阻抗值不等。

根据第一方面的第八种至第十种可能的实现方式的任意一种，在第十一种可能的实现方式中，所述阻抗类元件为电阻。

根据第一方面、第一方面的第一种至第十一种可能的实现方式的任意一种，在第十二种可能的实现方式中，所述阻抗类元件包括串联的阻抗元件和开关元件，则在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路包括：

控制串联在逆变器端口处与接地线之间的阻抗类元件的开关元件闭合，以连接所述阻抗元件，形成包含有电压源的检测回路。

第二方面，本发明实施例提供一种逆变器并网电路，包括：逆变器、并网开关、相线和接地线，其中，还包括：

阻抗类元件，串联在逆变器端口处与接地线之间，用于形成包含有电压源的检测回路；

控制模块，用于获取所述检测回路中的电参数值，并比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述电参数值为交流侧阻抗值；

所述阻抗类元件具体串联在逆变器直流侧输入端与中性线之间，用于形成包含有直流电压源的检测回路；

所述控制模块具体用于获取所述检测回路中的交流侧阻抗值，并判断交流侧阻抗值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统交流侧绝缘性能正常；若否，则逆变器系统交流侧绝缘性能故障。

根据第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述直流侧输入端包括：直流输入端的一端或中点。

根据第二方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述阻抗类元件为电阻。

在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述电参数值为中性线与地线间的电压值；

所述阻抗类元件具体串联在交流侧相线与接地线之间，用于形成包含有交流电压源的检测回路；

所述控制模块具体用于获取所述检测回路中的中性线与地线间的电压值，并判断电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统地线连接不良；若否，则逆变器系统地线连接正常。

根据第二方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述交流侧相线为单相相线，在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件包括：

在相线与地线之间串联第一阻抗类元件；

在中性线与地线之间串联第二阻抗类元件。

根据第二方面的第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述交流侧相线为三相相线，在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件包括：

在第一相线与地线之间串联第三阻抗类元件；

在第二相线与地线之间串联第四阻抗类元件；

在第三相线与地线之间串联第五阻抗类元件；

其中，所述第三阻抗类元件与所述第四阻抗类元件的阻抗值不等。

根据第二方面的第四种至第六种可能的实现方式的任意一种，在第七种可能的实现方式中，所述阻抗类元件为电容。

在第二方面的第八种可能的实现方式中，所述电参数值为中性线与地线间的电压值；

所述阻抗类元件具体串联在交流侧相线与中性线之间，用于形成包含有交流电压源的检测回路；

所述控制模块具体用于获取所述检测回路中的中性线与地线间的电压值，并判断电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统中性线连接不良；若否，则逆变器系统中性线连接正常。

根据第二方面的第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述交流侧相线为三相相线，在交流侧相线与中性线间串联阻抗类元件包括：

三相相线的任意一相或两相相线与中性线间串联阻抗类元件。

根据第二方面的第八种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，所述相线为三相相线，在相线与中性线间串联阻抗类元件包括：

在第一相线与中性线间串联第六阻抗类元件；

在第二相线与中性线间串联第七阻抗类元件；

在第三相线与中性线间串联第八阻抗类元件；

其中，所述第六阻抗类元件与所述第七阻抗类元件的阻抗值不等。

根据第二方面的第八种至第十种可能的实现方式的任意一种，在第十一种可能的实现方式中，所述阻抗类元件为电阻。

根据第二方面、第二方面的第一种至第十一种可能的实现方式的任意一种，在第十二种可能的实现方式中，所述阻抗类元件包括串联的阻抗元件和开关元件；

所述控制模块具体用于控制串联在逆变器端口处与接地线之间的阻抗类元件的开关元件闭合，以连接所述阻抗元件，形成包含有电压源的检测回路。

本发明实施例逆变器并网安全检测方法及逆变器并网电路，通过在逆变器端口处串联阻抗类元件形成检测回路以完成逆变器并网的安全检测，实现对逆变器系统并网安全的自检，大大提高了逆变器系统并网的安全性和可靠性，解决了逆变器系统并网无法安全自检的问题。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明逆变器并网安全检测方法实施例一的流程图；

图2为现有技术的逆变器系统拓扑结构图；

图3为本发明逆变器并网安全检测方法实施例二的流程图；

图4为本发明逆变器并网安全检测方法实施例三的流程图；

图5为本发明逆变器并网安全检测方法实施例四的流程图；

图6为本发明逆变器并网电路实施例一的结构示意图；

图7为本发明逆变器并网电路实施例二的结构示意图；

图8为图7的检测回路等效电路图；

图9为本发明逆变器并网电路实施例二的另一结构示意图；

图10为本发明逆变器并网电路实施例二的再一结构示意图；

图11为图10的检测回路等效电路图；

图12为本发明逆变器并网电路实施例三的结构示意图；

图13为图12的检测回路等效电路图；

图14为本发明逆变器并网电路实施例三的另一结构示意图；

图15为图14的检测回路等效电路图；

图16为本发明逆变器并网电路实施例三的再一结构示意图；

图17为图16的检测回路等效电路图；

图18为本发明逆变器并网电路实施例四的结构示意图；

图19为图18的检测回路等效电路图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明逆变器并网安全检测方法实施例一的流程图，所述方法适用于在逆变器系统并网供电前及供电时对并网线路的安全检测，以保证并网供电能够正常进行，所述方法可应用各类逆变器系统，尤其是光伏（Photovoltaic，简称PV）逆变器系统，且所述方法与逆变拓扑无直接关系，即所述逆变器系统中的逆变结构可以为电压型逆变电路或电流型逆变电路，也可以为三相逆电路或单相逆变电路，还可以为单桥逆变电路或全桥逆变电路等，同时，也同样适用于两电平、五电平，T型、I型等相关电路拓扑，并与系统滤波器结构如LC滤波或LCL滤波等无关。

通常，逆变器系统包括连接直流电源的直流侧、用于进行直流和交流转换的逆变器电路、用于交流并网的交流侧，以及接地线。其中，逆变器电路中包括桥臂，桥臂上设置有逆变单元，在桥臂中间会引出中性线（Neutral wire，简称N线），而桥臂的N线在交流侧需接地保护；所述直流侧即为逆变器的直流侧输入端，也即直流母线Bus或PV逆变器系统中的PV侧；所述交流侧即为经逆变器输出的交流输出端，如交流相线(Phase line，简称L线)；所述接地线包括地线（Protecting Earthing，简称PE线）和N线。

如图1所示，所述方法可以按照如下流程进行：

S101、在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路。

具体地，以图7及图8为例说明，以逆变器系统并网供电前为例说明，并网开关如继电器K1处于断开状态，通过在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，如阻抗元件R_c，以形成包含有电压源的检测回路，如图8所示的等效电路，来实现并网前的检测。

并网前的检测可以包括三个检测项目，分别为：交流侧绝缘性能检测、交流侧PE线检测和N线检测。

其中，所述逆变器端口可以是逆变器直流输入端的端口，也可以是逆变器交流输出端的端口，可根据具体的并网检测项目进行选取；所述阻抗类元件可以为能够提供阻抗形式的阻抗元件，如电阻、电容等，也可以为继电器或晶体管等开关类器件与阻抗元件的串联；所述电压源可以为逆变器交流侧的交流等效电压源，也可以逆变器直流侧的直流等效电压源，其中，所述交流等效电压源可以为在逆变器交流侧存在的交流电压等效形成的电压源，该交流电压可由电网提供，也可以由在逆变器交流侧外加的交流电压源提供；所述直流等效电压源可以为在逆变器直流侧存在的直流电压等效形成的电压源，该直流电压可由如PV直流电压提供，也可以由在逆变器直流侧外加的直流电压源提供；所述接地线可以包括N线和PE线。

S102、获取所述检测回路中的电参数值。

具体地，在逆变器并网电路中形成所述检测回路后，根据设置在逆变器系统中的电参数采集元件，如各种电学传感器等，获取检测回路中的电参数值。其中，所述电参数值可以为检测回路中某个器件的电压值或回路电流值，也可以为根据电参数采集元件获取到的电气参数，如电压或电流等，进行计算得到的电参数值，如等效阻抗值等，具体可根据实际的检测项目进行选取，此处不做限制。

S103、比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常。

具体地，本步骤可以由设置于逆变器系统中的控制模块完成，所述控制模块从电参数采集元件中提取电参数值，与存储的系统设定值进行比较来判断并网线路是否正常，如果出现异常可以进行及时的修护，避免在并网时出现故障，导致逆变器系统中器件烧坏而无法正常工作或危及人身安全等。其中，所述控制模块可以为一数字信号处理器（Digital Signal Processing，简称DSP），但不以此为限。进一步，对于不能由上述电参数采集元件直接获取到的电参数值，可以通过所述控制模块完成。

其中，所述系统设定值为能够保证逆变器系统正常工作或安全工作所需要的门限值，可针对各并网检测项目具体设定，例如，在交流侧绝缘能力检测中，系统设定值可以为一固定阻抗值；在交流侧中性线和地线检测中，系统设定值可以为由形成检测回路的阻抗类元件及电压源确定的动态电压值，但不以此为限，只要能够作为衡量系统正常或安全工作的参考值均可以作为系统设定值。

本实施例，通过在逆变器端口处串联阻抗类元件形成检测回路以完成逆变器并网的安全检测，实现对逆变器系统并网安全的自检，大大提高了逆变器系统并网的安全性和可靠性，解决了逆变器系统并网无法安全自检的问题。

优选地，在上述实施例的基础上，所述阻抗类元件包括串联的阻抗元件和开关元件，则在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路包括：控制串联在逆变器端口处与接地线之间的阻抗类元件的开关元件闭合，以连接所述阻抗元件，形成包含有电压源的检测回路。这样做的好处在于，可以有效的使用检测回路，解决检测回路在不需要检测时产生无效功耗浪费电能的问题，提高了逆变器系统并网效率。

下面采用几个具体的实施方式，对本实施例的技术方案进行详细说明。

实施例二

图3为现有技术的逆变器系统拓扑结构图，目前的逆变器系统，尤其是PV逆变器系统，由于很多薄膜电池板应用于直流侧时要求直流侧接地，如图3所示，即要求直流侧输入端的一端B接地，在这种场合下，交流侧绝缘阻抗同样对系统至关重要，当交流侧阻抗值R_ac较小时，由于继电器K1的开关延时，系统无法及时切断电流路径L1，会导致逆变单元中和绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）并联二极管D1或继电器K1损坏，进而导致逆变器系统故障。

图2为本发明逆变器并网安全检测方法实施例二的流程图，所述方法可以用于对逆变器系统交流侧绝缘性能的检测，如图2所示，所述方法可以按照如下流程进行：

S201、在直流侧输入端与中性线之间串联阻抗类元件，以形成包含有直流电压源的检测回路。

具体地，参照图7及图8，以单相全桥逆变电路为例说明（图中为了简化省去一组逆变单元），在Bus+/PV+（图中输入端的一端A）与N线之间串联阻抗元件R_c，形成图8所示的检测回路。

可选地，所述直流侧输入端包括：直流输入端的一端或中点。所述直流输入端的一端可以是如图7所示的Bus+/PV+；所述直流输入端的中点可以是如图9所示的直流输入端中点C处，只要能引入直流等效电压源作为电压源即可。

优选地，阻抗类元件可以为电阻，这样做的好处在于，电阻的阻值容易选取，有利于在测试回路的等效电路中对交流侧阻抗值的计算。所述电阻可以为固定阻值的电阻，也可以优选为可调阻值的电阻，利于对交流侧阻抗值的准确计算。

S202、获取所述检测回路中的交流侧阻抗值。

S203、判断交流侧阻抗值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统交流侧绝缘性能正常；若否，则逆变器系统交流侧绝缘性能故障。

具体地，以单相和三相逆变电路为例进行说明：

一、单相逆变电路：

在单相全桥逆变电路中，如图8所示，并结合图7，在等效电路中，由于两条逆变回路交替导通，所以存在两个交流侧绝缘阻抗值R_ac1和R_ac2,，利用现有的电参数采集元件可以直接采集到直流侧输入端的直流电压值V_dc（图中电容C₁两侧的直流电压值）、交流侧的交流电压值V_ac（图中交流并网处的变压器两侧即D和E间的交流电压值）、R_ac1两端的交流电压值V_a及直流电压值V_d。

利用检测回路的电学基本原理可以得出：

$\frac{R_{\mathrm{ac}2}}{R_c//R_{\mathrm{ac}1}}=\frac{V_{\mathrm{ac}}-V_a}{V_a}---\left(1\right)$

$\frac{R_c}{R_{\mathrm{ac}1}//R_{\mathrm{ac}2}}=\frac{V_{\mathrm{dc}}-V_d}{V_d}---\left(2\right)$

由于R_c已知，经计算可以得到R_ac1和R_ac2的阻值，通过与系统设定阻值进行比较，如果小于设定阻值，则说明逆变器系统存在发生故障的隐患，如果大于设定阻值，则说明交流侧绝缘性能正常。其中，R_ac1为N线对PE线的绝缘阻抗值，R_ac2为L线对PE线的绝缘阻抗值，R_ac1和R_ac2阻值的计算可以由电参数采集元件完成，也可以由设置在逆变器系统的DSP完成，此处不做限制。

如图9所示，若在直流侧输入端中点C处与中性线之间串联阻抗类元件，所述方法只需在公式（1）和公式（2）中将电压值V_dc替换为图9所示的电容C₂两侧的直流电压值即可。

在单相半桥逆变电路中，由于N线不与桥臂相连，L线对地绝缘失效不会直接导致器件损坏，故只需检测N线对地绝缘情况，参照图7，假设该图中的逆变电路为半桥逆变电路，则图中的R_ac2可以认为不存在，即仅需检测绝缘阻抗值R_ac1，参照图8，此时形成的检测回路仅为直流电压源、阻抗元件R_c和绝缘阻抗值R_ac1形成的闭合回路，则可以根据电学基本原理得出公式（3）进而推算得出R_ac1。

$\frac{R_c}{R_{\mathrm{ac}1}}=\frac{V_{\mathrm{dc}}-V_d}{V_d}---\left(3\right)$

二、三相逆变电路：

参照图10，在直流输入端的中点与N线之间阻抗元件R_c形成检测回路，如图11所示，利用现有的电参数采集元件可以采集到电参数，如交流侧等效电压源的电压值V_ac1、V_ac2和V_ac3，R_ac1两端的交流电压值V_a及直流电压值V_d。采集到这些电参数后，利用检测回路的基本电学原理可以分别计算R_ac1、R_ac2、R_ac3和R_ac4，再与系统设定值进行对比来判断交流侧绝缘性能是否正常。

优选地，可以通过R_ac1两端的交流电压值V_a的相位与三相交流等效电压源的电压值的相位对比，判断相位接近的一相为绝缘阻抗值较低，可能出现绝缘故障的L线，再以该相电压为参考值，计算出该L线及N线对地线的绝缘阻抗值以做最终的判断。这样做的好处在于，可以减少电参数的采集及绝缘阻抗值的计算。

本实施例，通过在直流侧输入端与N线之间串联阻抗类元件形成检测回路完成对交流侧绝缘性能的检测，实现逆变器系统对交流侧绝缘性能的安全自检，提高了逆变器系统并网的安全性和可靠性。

实施例三

在逆变器系统中，尤其是PV逆变器系统，逆变器的金属外壳一般都与内部的带电部分相绝缘，然而在绝缘失效或者某一L线碰及外壳的情况下，将会导致金属外壳或者其他可触及的部分带电，从而危及人身或者设备的安全，因此需要保证逆变器系统可靠接地。

图4为本发明逆变器并网安全检测方法实施例三的流程图，所述方法适用于对交流侧PE线的检测。如图4所示，所述方法可以按照如下流程进行：

S301、在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有交流电压源的检测回路。

S302、获取所述检测回路中的中性线与地线间的电压值。

S303、判断中性线与地线间的电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统地线连接不良；若否，则逆变器系统地线连接正常。

优选地，阻抗类元件可以为电容，这样做的好处在于，由于形成的检测回路中的电压源为交流电压源，更利于对N线与PE线间电压的测量。

具体地，以单相和三相逆变电路为例进行说明：

一、单相逆变电路：

参照图12，在L线与PE线之间串联第一阻抗元件C₃，在N线与PE线之间串联第二阻抗元件C₄，若PE线接地不良，则相当于图中P点与G点之间的线路断开（图中虚线部分），形成检测回路如图13所示，根据设置在N线与PE线之间的电压采样装置V采集N线与PE线之间的电压，通过与系统设定值相比，若大于系统设定值，则可检测出逆变器系统PE线连接不良，若小于系统设定值，则可检测出逆变器系统PE线连接正常。其中，系统设定值可以为根据图13所示的检测回路计算得到的理论值，也可以优选为对理论值进行修正得出工程值；即在本实施例中理论值可以根据公式（4）得出：

$\frac{V_1}{V_{\mathrm{ac}}}=\frac{C_3+C_4}{C_4}---\left(4\right)$

其中，V₁为第二阻抗元件C₄两端的电压值，也就是N线与PE线之间的理论电压值，即所述理论值。

二、三相逆变电路：

参照图14，在第一L线L1与PE线之间串联第三阻抗元件C₅，在第二L线L2与PE线之间串联第四阻抗元件C₆，在第三L线L3与PE线之间串联第五阻抗元件C₇，且阻抗元件C₅和阻抗元件C₆的阻抗值不等，也即阻抗元件C₅、C₆和C₇的阻抗值不全等，这样做主要是因为若C₅、C₆和C₇的阻抗值均相等，则PE线接地不良时电压采样装置V将无法检测N线与PE线之间的电压值。如图14所示，若PE线接地不良，则相当于图中P点与G点之间的线路断开（图中虚线部分），形成检测回路如图15所示，根据设置在N线与PE线之间的电压采样装置V采集N线与PE线之间的电压，通过与系统设定值相比，若大于系统设定值，则可检测出逆变器系统PE线连接不良，若小于系统设定值，则可检测出逆变器系统PE线连接正常。其中，系统设定值可以为根据图15所示的检测回路计算得到的理论值，也可以优选为对理论值进行修正得出工程值；即在本实施例中理论值可以根据公式（5）得出：

$C_5\×\frac{d(V_{\mathrm{ac}1}+V_2)}{\mathrm{dt}}+C_6\×\frac{d(V_{\mathrm{ac}2}+V_2)}{\mathrm{dt}}+C_7\×\frac{d(V_{\mathrm{ac}3}+V_2)}{\mathrm{dt}}=0---\left(5\right)$

其中，V₂为N线与PE线之间的理论电压值，即所述理论值。

进一步，所述方法同样适用于逆变器直流侧输入端接地及交流输出端接隔离变压器的场景，如图16所示，同样在三相L线L1、L2和L3与PE线之间串联阻抗元件C₅、C₆和C₇，且阻抗值不全等，形成检测回路如图17所示，同样根据电压采样装置V采集到N线与PE线之间的电压值与系统设定值进行比较，从而判断逆变器系统PE线接地是否正常。其中，系统设定值与上述实施例的设置方式一致，此处不再赘述。

本实施例，通过在交流侧输出端与接地线之间串联阻抗类元件形成检测回路完成对交流侧PE线接地情况的检测，实现逆变器系统对交流侧PE线接地情况的安全自检，提高了逆变器系统并网的安全性和可靠性。

实施例四

在逆变器系统应用于安全要求较高，设备要求统一接地的场所时，常采用三相五线制的输出端，如在三相光伏逆变器系统中，输出端采用三相五线制，即L1-L2-L3-N-PE。除了要求PE线需可靠连接外，N线也需要可靠连接。如果N线连接不良，而此时三相电网不平衡，系统仍然正常工作的情况下，系统仍将按平衡系统注入电流，这样实际每相就会输出一些无功，无功会造成损耗增加，过大的无功将会影响整个电网系统。因此需要保证逆变器系统N线连接良好。

图5为本发明逆变器并网安全检测方法实施例四的流程图，所述方法适用于对交流侧N线的检测。如图5所示，所述方法可以按照如下流程进行：

S401、在交流侧相线与中性线之间串联阻抗类元件，以形成包含有交流电压源的检测回路。

S402、获取所述检测回路中的中性线与地线间的电压值。

S403、判断所述中性线与地线间的电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统中性线连接不良；若否，则逆变器系统中性线连接正常。

其中，系统设定值与上述实施例的设置方式一致，此处不再赘述。

优选地，阻抗类元件可以为电阻，这样做的好处在于，容易保证三相L线与N线之间的等效阻抗值不等从而使N线中出现不平衡电流，利于对N线与PE线间的电压值的测量。

具体地，以三相逆变电路为例进行说明：

在逆变器的交流侧输出端的L线中任意的一相或两相L线与N线间串联阻抗类元件，如图18所示，本实施例以在L线中的一相L线与N线间串联阻抗类元件为例说明，在L线L1与N线间串联阻抗元件R_LN，从而形成如图19所示的检测回路，若N线连接不良，即图18中H与I节点处断开，对应于图19中的虚线位置。由于阻抗元件R_LN的接入，相线L1、L2和L3之间等效阻抗不平衡，使N线与PE线之间产生不平衡电压，由电压采样装置V采集到的N线与PE线之间的电压值与系统设定值进行比较，若采集到的电压值大于系统设定值时，则说明N线连接不良，否则N线连接正常。

可选地，L线和N线间串联阻抗类元件还可以包括：在第一L线L1与N线间串联第六阻抗类元件，在第二L线L2与N线间串联第七阻抗类元件，在第三L线L3与N线间串联第八阻抗类元件，其中，所述第六阻抗类元件与所述第七阻抗类元件的阻抗值不等。具体地，可以在三相L线的每一相均分别串联阻抗类元件，但需要注意的是，为了保证串联的阻抗类元件能够导致三相L线与N线之间产生不平衡阻抗，即只要保证其中一个阻抗类元件的阻抗值与其他阻抗类元件的不等即可，对阻抗类元件串联的数量此处不做任何限制，只要能够产生不平衡阻抗均可。

本实施例，通过在交流侧输出端与接地线之间串联阻抗类元件形成检测回路完成对交流侧N线连接情况的检测，实现逆变器系统对交流侧N线连接情况的自检，提高了逆变器系统并网的安全性和可靠性。

实施例五

图6为本发明逆变器并网电路实施例一的结构示意图，如图6所示，所述电路包括逆变器61、并网开关62、L线63和接地线64，其中还包括：阻抗类元件65和控制模块66；所述阻抗类元件65串联在逆变器61端口处与接地线64之间，用于形成包含有电压源的检测回路，图中以所述阻抗类元件65串联在逆变器61直流侧输入端为例说明；所述控制模块66用于获取所述检测回路中的电参数值，并比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常，例如所述控制模块66可以为一DSP，但不以此为限。

其中，所述阻抗类元件65串联的逆变器端口可以根据测试项目的不同进行选择，本实施例是以逆变器输入端口的一端为例说明的；所述控制模块66可以设置于逆变器61中，也可以独立于逆变器61设置，本实施例是以所述控制模块66设置于逆变器61为例说明的；所述逆变器61中的逆变电路可以为多种结构，如单桥逆变电路和全桥逆变电路、单相逆变电路和三相逆变电路、电压型逆变电路和电流型逆变电路等，此处不做任何限制；所述并网开关62可以为实现开关功能的各类开关型器件；所述接地线64可以包括N线和PE线。

优选地，所述阻抗类元件包括串联的阻抗元件和开关元件，所述控制模块具体用于控制串联在逆变器端口处与接地线之间的阻抗类元件的开关元件闭合，以连接所述阻抗元件，形成包含有电压源的检测回路。

本实施例的逆变器并网电路可以用于实现本发明实施例所提供的逆变器并网安全检测方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

下面采用几个具体的实施方式，对本实施例的电路结构进行详细说明。

实施例六

本实施例的逆变器并网电路可以用来实现逆变器系统的交流侧绝缘性能检测，可以用于实现逆变器并网安全检测方法实施例二的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述，在此仅对电路结构进行说明。

图7为本发明逆变器并网电路实施例二的结构示意图，如图7所示，本实施例在上述电路实施例的基础上，将逆变器61结构具体为单相全桥逆变电路，进一步，所述电参数值为交流侧阻抗值；所述并网开关62具体为继电器K1，所述阻抗类元件65具体为阻抗元件R_c，且串联在逆变器直流侧输入端A与N线之间，用于形成包含有直流电压源的检测回路，如图8所示，图8为图7的检测回路等效电路图。

所述控制模块66具体用于获取所述检测回路中的交流侧阻抗值R_ac1和R_ac2，并判断交流侧阻抗值R_ac1和R_ac2是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统交流侧绝缘性能正常；若否，则逆变器系统交流侧绝缘性能故障。

图9为本发明逆变器并网电路实施例二的另一结构示意图，如图9所示，本实施例在图6所示的电路实施例的基础上，将逆变器61结构具体为单相半桥逆变电路，与图8所示的电路结构不同的是，所述阻抗元件R_c串联在逆变器直流侧输入端AB的中点C处与N线之间。

图10为本发明逆变器并网电路实施例一的再一结构示意图，如图10所示，本实施例在图6所示的电路实施例的基础上，将逆变器61结构具体为三相全桥逆变电路，与图8所示的电路结构不同的是，输出端包括三相L线，且所述阻抗元件R_c串联在逆变器直流侧输入端的中点与N线之间。图11为图10的检测回路等效电路图。

可选地，在实施例六的基础上，所述直流侧输入端包括：直流输入端的一端或中点，即图8、图9及图10所示的电路均可将阻抗类元件连接至直流输入端的一端与N线之间，或直流输入端的中点与N线之间。

优选地，在实施例六的基础上，所述阻抗类元件为电阻。

实施例七

本实施例的逆变器并网电路可以用来实现逆变器系统的交流侧PE线检测，可以用于实现逆变器并网安全检测方法实施例三的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述，在此仅对电路结构进行说明。

本实施例在图6所示的电路实施例基础上，所述电参数值为N线与PE线间的电压值；所述阻抗类元件65具体串联在交流侧L线与接地线之间，用于形成包含有交流电压源的检测回路；所述控制模块66具体用于获取所述检测回路中的N线与PE线间的电压值，并判断电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统PE线连接不良；若否，则逆变器系统PE线连接正常。

图12为本发明逆变器并网电路实施例三的结构示意图，如图12所示，本实施例在图6所示的电路实施例基础上，将逆变器61结构具体为单相逆变电路，即所述交流侧相线为单相L线，所述阻抗类元件65具体为第一阻抗元件C₃和第二阻抗元件C₄，且第一阻抗元件C₃串联在L线与PE线之间，第二阻抗元件C₄串联在N线与PE线之间，用于形成包含有交流电压源的检测回路，如图13所示，图13为图12的检测回路等效电路图。

图14为本发明逆变器并网电路实施例三的另一结构示意图，如图14所示，本实施例在图6所示的电路实施例的基础上，将逆变器61结构具体为三相逆变电路，与图12所示的电路结构不同的是，所述阻抗类元件65具体为第三阻抗元件C₅、第四阻抗元件C₆和第五阻抗元件C₇，且第三阻抗元件C₅串联在第一L线L1与PE线之间，第四阻抗元件C₆串联在第二L线L2与PE线之间，第五阻抗元件C₇串联在第二L线L3与PE线之间，其中，所述第三阻抗元件C₅与所述第四阻抗元件C₆的阻抗值不等。图15为图14的检测回路等效电路图。

图16为本发明逆变器并网电路实施例三的再一结构示意图，如图16所示，本实施例在图14所示的电路实施例的基础上，增加了逆变器直流侧输入端接地及交流输出端接隔离变压器T。图17为图16的检测回路等效电路图。

优选地，在实施例七的基础上，所述阻抗类元件为电容。

实施例八

本实施例的逆变器并网电路可以用来实现逆变器系统的交流侧N线检测，可以用于实现逆变器并网安全检测方法实施例四的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述，在此仅对电路结构进行说明。

本实施例在图6所示的电路实施例基础上，所述电参数值为N线与PE线间的电压值；所述阻抗类元件65具体串联在交流侧L线与N线之间，用于形成包含有交流电压源的检测回路；所述控制模块66具体用于获取所述检测回路中的N线与PE线间的电压值，并判断电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统N线连接不良；若否，则逆变器系统N线连接正常。

图18为本发明逆变器并网电路实施例四的结构示意图，如图18所示，本实施例在图6所示的电路实施例基础上，将逆变器61结构具体为三相逆变电路，即所述交流侧相线为三相L线，在三相L线的任意一相或两相L线与N线间串联阻抗类元件，本实施例是以三相L线的任意一相与N线间串联阻抗类元件为例说明，所述阻抗类元件65具体为阻抗元件R_LN，且串联在L线L1与N线之间，用于形成包含有交流电压源的检测回路，如图19所示，图19为图18的检测回路等效电路图。

可选地，在图18所示的电路实施例的基础上，在L线与N线间串联阻抗类元件包括：在第一L线与N线间串联第六阻抗类元件，在第二L线与N线间串联第七阻抗类元件，在第三相线与N线间串联第八阻抗类元件；其中，所述第六阻抗类元件与所述第七阻抗类元件的阻抗值不等。

优选地，在实施例八的基础上，所述阻抗类元件为电阻。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (26)

1.一种逆变器并网安全检测方法，其特征在于，包括：

在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路；

获取所述检测回路中的电参数值；

比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常。

2.根据权利要求1所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述电参数值为交流侧阻抗值；

所述在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路具体为：

在直流侧输入端与中性线之间串联阻抗类元件，以形成包含有直流电压源的检测回路；

所述比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常包括：

判断交流侧阻抗值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统交流侧绝缘性能正常；若否，则逆变器系统交流侧绝缘性能故障。

3.根据权利要求2所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述直流侧输入端包括：直流输入端的一端或中点。

4.根据权利要求2或3所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述阻抗类元件为电阻。

5.根据权利要求1所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述电参数值为中性线与地线间的电压值；

所述在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路具体为：

在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有交流电压源的检测回路。

所述比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常包括：

判断中性线与地线间的电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统地线连接不良；若否，则逆变器系统地线连接正常。

6.根据权利要求5所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述交流侧相线为单相相线，在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件包括：

在相线与地线之间串联第一阻抗类元件；

在中性线与地线之间串联第二阻抗类元件。

7.根据权利要求5所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述交流侧相线为三相相线，在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件包括：

在第一相线与地线之间串联第三阻抗类元件；

在第二相线与地线之间串联第四阻抗类元件；

在第三相线与地线之间串联第五阻抗类元件；

其中，所述第三阻抗类元件与所述第四阻抗类元件的阻抗值不等。

8.根据权利要求5-7任一所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述阻抗类元件为电容。

9.根据权利要求1所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述电参数值为中性线与地线间的电压值；

所述在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路具体为：

在交流侧相线与中性线之间串联阻抗类元件，以形成包含有交流电压源的检测回路；

所述比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常包括：

判断所述中性线与地线间的电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统中性线连接不良；若否，则逆变器系统中性线连接正常。

10.根据权利要求9所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述交流侧相线为三相相线，在交流侧相线与中性线间串联阻抗类元件包括：

三相相线的任意一相或两相相线与中性线间串联阻抗类元件。

11.根据权利要求9所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述相线为三相相线，在相线与中性线间串联阻抗类元件包括：

在第一相线与中性线间串联第六阻抗类元件；

在第二相线与中性线间串联第七阻抗类元件；

在第三相线与中性线间串联第八阻抗类元件；

其中，所述第六阻抗类元件与所述第七阻抗类元件的阻抗值不等。

12.根据权利要求9-11任一所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述阻抗类元件为电阻。

13.根据权利要求1-12任一所述的逆变器并网安全检测方法，其特征在于，所述阻抗类元件包括串联的阻抗元件和开关元件，则在逆变器端口处与接地线之间串联阻抗类元件，以形成包含有电压源的检测回路包括：

控制串联在逆变器端口处与接地线之间的阻抗类元件的开关元件闭合，以连接所述阻抗元件，形成包含有电压源的检测回路。

14.一种逆变器并网电路，包括逆变器、并网开关、相线和接地线，其特征在于，还包括：

阻抗类元件，串联在逆变器端口处与接地线之间，用于形成包含有电压源的检测回路；

控制模块，用于获取所述检测回路中的电参数值，并比较所述电参数值与系统设定值，以判断逆变器并网线路是否正常。

15.根据权利要求14所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述电参数值为交流侧阻抗值；

所述阻抗类元件具体串联在逆变器直流侧输入端与中性线之间，用于形成包含有直流电压源的检测回路；

所述控制模块具体用于获取所述检测回路中的交流侧阻抗值，并判断交流侧阻抗值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统交流侧绝缘性能正常；若否，则逆变器系统交流侧绝缘性能故障。

16.根据权利要求15所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述直流侧输入端包括：直流输入端的一端或中点。

17.根据权利要求15或16所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述阻抗类元件为电阻。

18.根据权利要求14所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述电参数值为中性线与地线间的电压值；

所述阻抗类元件具体串联在交流侧相线与接地线之间，用于形成包含有交流电压源的检测回路；

所述控制模块具体用于获取所述检测回路中的中性线与地线间的电压值，并判断电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统地线连接不良；若否，则逆变器系统地线连接正常。

19.根据权利要求18所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述交流侧相线为单相相线，在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件包括：

在相线与地线之间串联第一阻抗类元件；

在中性线与地线之间串联第二阻抗类元件。

20.根据权利要求18所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述交流侧相线为三相相线，在交流侧相线与接地线之间串联阻抗类元件包括：

在第一相线与地线之间串联第三阻抗类元件；

在第二相线与地线之间串联第四阻抗类元件；

在第三相线与地线之间串联第五阻抗类元件；

其中，所述第三阻抗类元件与所述第四阻抗类元件的阻抗值不等。

21.根据权利要求18-20任一所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述阻抗类元件为电容。

22.根据权利要求14所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述电参数值为中性线与地线间的电压值；

所述阻抗类元件具体串联在交流侧相线与中性线之间，用于形成包含有交流电压源的检测回路；

所述控制模块具体用于获取所述检测回路中的中性线与地线间的电压值，并判断电压值是否大于系统设定值，若是，则逆变器系统中性线连接不良；若否，则逆变器系统中性线连接正常。

23.根据权利要求22所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述交流侧相线为三相相线，在交流侧相线与中性线间串联阻抗类元件包括：

三相相线的任意一相或两相相线与中性线间串联阻抗类元件。

24.根据权利要求22所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述相线为三相相线，在相线与中性线间串联阻抗类元件包括：

在第一相线与中性线间串联第六阻抗类元件；

在第二相线与中性线间串联第七阻抗类元件；

在第三相线与中性线间串联第八阻抗类元件；

其中，所述第六阻抗类元件与所述第七阻抗类元件的阻抗值不等。

25.根据权利要求22-24任一所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述阻抗类元件为电阻。

26.根据权利要求14-25任一所述的逆变器并网电路，其特征在于，所述阻抗类元件包括串联的阻抗元件和开关元件；

所述控制模块具体用于控制串联在逆变器端口处与接地线之间的阻抗类元件的开关元件闭合，以连接所述阻抗元件，形成包含有电压源的检测回路。

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