CN104143904A - 光伏逆变器辅助电源保护电路及相关设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光伏逆变器辅助电源保护电路及相关设备，光伏逆变器辅助电源保护电路中的电压采样电路用于对所述直流侧第一端和所述直流侧第二端之间的输出电压进行分压，输出直流分压；逻辑控制电路，用于在直流分压大于预设值时，提高第一开关管的基极电压，以使第一开关管导通，第二开关管截止。因此若光伏逆变器辅助电源发生异常无法启动或启动缓慢，则可以通过电压采样电路和逻辑控制电路，使第一开关管导通，第二开关管截止，从而切断第四电阻吸收功率的回路，避免了第四电阻因吸收过多功率而出现的过热损坏，且避免了周围元器件因温度过高而损坏的可能，提高了光伏逆变器运行的可靠性。

Description

光伏逆变器辅助电源保护电路及相关设备

技术领域

本申请涉及光伏领域，特别涉及一种光伏逆变器辅助电源保护电路及相关设备。

背景技术

在光伏逆变器通过光伏逆变器辅助电源供电时，光伏逆变器辅助电源与光伏逆变器的直流侧相连，光伏逆变器的直流侧与直流输出装置(如光伏组件)相连。光伏逆变器辅助电源从光伏逆变器直流侧取电，在清晨、黄昏或阴雨等光照弱的条件下，光伏逆变器辅助电源会出现反复的启停现象。原因是：直流输出装置输出的电压达到光伏逆变器辅助电源的启动电压后，光伏逆变器辅助电源启动，光伏逆变器辅助电源输出给整个逆变器系统供电，需要从直流输出装置吸收一定的能量。在光弱时直流输出装置的开路输出电压很高，但是带载能力低，光伏逆变器辅助电源启动后，直流输出装置无法负担整个光伏逆变器辅助电源的所需要的能量，导致光伏逆变器辅助电源停止工作，此时直流输出装置相当于开路，当开路电压很高并达到光伏逆变器辅助电源的启动电压时，光伏逆变器辅助电源再次启动，周而复始，造成光伏逆变器辅助电源在光照不足情况下反复启停。

为了避免光伏逆变器辅助电源在光照弱的情况下频繁切换，现有传统采用如图1所示的光伏逆变器辅助电源防打嗝电路，图1示出的光伏逆变器辅助电源防打嗝电路包括：发射极与光伏逆变器的直流侧第二端相连的第一开关管Q1、发射极与所述直流侧第二端相连的第二开关管Q2、第一端与光伏逆变器的直流侧第一端相连的第一电阻R1、第一端与第一开关管的基极相连的第二电阻R2、第一端与所述直流侧第二端相连的第三电阻R3、第一端与所述直流侧第一端相连的第四电阻R4及第一端与所述直流侧第二端相连的第一稳压管D1，其中，所述第一电阻R1的第二端分别与第一开关管Q1的集电极、第一稳压管D1的第二端、第三电阻R3的第二端和第二开关管Q2的基极相连，所述第二电阻R2的第二端与光伏逆变器辅助电源相连，所述第二开关管Q2的集电极与所述第四电阻R4的第二端相连。

在光照弱的情况下，光伏逆变器辅助电源未启动，第一开关管Q1截止，第二开关管Q2导通，第四电阻R4吸收光伏逆变器直流侧的部分功率，使直流侧输出电压降低，降低后的直流侧输出电压低于光伏逆变器辅助电源的启动电压，使得光伏逆变器辅助电源一直保持未启动状态，防止了在光照弱的情况下，光伏逆变器辅助电源在开启和关断之间频繁切换。当然，在光照由弱变强的过程中，即使第四电阻R4吸收光伏逆变器直流侧的功率，但直流侧的输出电压仍足以达到光伏逆变器辅助电源的启动电压时，光伏逆变器辅助电源开启，第一开关管Q1导通，第二开关管Q2截止，切断第四电阻R4吸收功率的回路。但是在光伏逆变器辅助电源无法正常启动或启动较慢时，第一开关管Q1一直处于截止状态，则第二开关管Q2一直处于导通状态，导致第四电阻R4一直从直流侧吸收功率，随着光照的不断加强，第四电阻R4两端的电压越来越大，第四电阻R4吸收的能量越来越大(其吸收的能量与其两端的电压的平方成正比)，导致第四电阻R4过热损坏，其周围元器件也有因温度过高而损坏的可能，降低了光伏逆变器运行的可靠性。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种光伏逆变器辅助电源保护电路及相关设备，以达到提高光伏逆变器运行的可靠性的目的，技术方案如下：

一种光伏逆变器辅助电源保护电路，包括光伏逆变器辅助电源防打嗝电路，还包括：

第一端与所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路所属光伏逆变器的直流侧第一端相连的电压采样电路；

所述电压采样电路的第二端与所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路所属光伏逆变器的直流侧第二端相连；

第一端与所述电压采样电路的输出端相连的逻辑控制电路；

所述逻辑控制电路的第二端与所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路的第二电阻的第二端相连；

所述电压采样电路用于对所述直流侧第一端和所述直流侧第二端之间的输出电压进行分压，输出直流分压；

所述逻辑控制电路，用于在所述直流分压大于预设值时，提高所述第一开关管的基极电压，以使所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路的第一开关管导通，所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路的第二开关管截止，所述预设值大于或等于第一直流分压值，所述第一直流分压值为所述电压采样电路在所述输出电压等于所述光伏逆变器辅助电源的启动电压时，对所述输出电压进行分压后所输出的直流分压值。

优选的，所述电压采样电路包括：第一端与所述直流侧第一端相连的第五电阻和第二端与所述直流侧第二端相连的第六电阻；

所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端相连；

所述第六电阻的第一端与所述逻辑控制电路的第一端相连。

优选的，所述逻辑控制电路包括：

发射极与所述第六电阻的第一端相连的PNP三极管、第一端与所述PNP三极管的基极相连的第二稳压管和第一端与所述第二稳压管的第一端相连的第七电阻；

所述第七电阻的第二端与所述直流侧第一端相连；

所述第二稳压管的第二端与所述直流侧第二端相连；

所述PNP三极管的集电极与所述第二电阻的第二端相连。

优选的，所述电压采样电路还包括：

第一端与所述第六电阻的第一端相连的第三稳压管；

所述第三稳压管的第二端与所述直流侧第二端相连；

所述第三稳压管的击穿电压大于所述第二稳压管的击穿电压。

一种光伏逆变器，包括如上述任意一项所述的光伏逆变器辅助电源保护电路和光伏逆变器辅助电源。

一种光伏发电系统，包括如上述所述的光伏逆变器。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

在本申请中，由于电压采样电路对直流侧第一端和直流侧第二端之间的输出电压进行分压，输出直流分压至逻辑控制电路，逻辑控制电路在检测出所述直流分压大于预设值时，说明直流侧第一端与直流侧第二端之间的输出电压大于光伏逆变器辅助电源的启动电压，需要断开第四电阻吸收功率的回路，逻辑控制电路则提高第一开关管的基极电压，以使第一开关管导通，第二开关管截止，实现了将第四电阻吸收功率的回路断开，因此在直流侧第一端与直流侧第二端之间的输出电压大于光伏逆变器辅助电源的启动电压，需要断开第四电阻吸收功率的回路时，若光伏逆变器辅助电源发生异常无法启动或启动缓慢，则可以通过电压采样电路和逻辑控制电路，使第一开关管导通，在第一开关管导通时，第二开关管截止，从而切断第四电阻吸收功率的回路，避免了第四电阻因吸收过多功率而出现的过热损坏，且避免了周围元器件因温度过高而损坏的可能，提高了光伏逆变器运行的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中光伏逆变器辅助电源防打嗝电路的电气原理示意图；

图2是本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路的一种结构示意图；

图3是本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路的一种电气原理示意图；

图4是本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路的另一种电气原理示意图；

图5是本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路的再一种电气原理示意图；

图6是本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路的再一种电气原理示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路在图1示出的光伏逆变器辅助电源防打嗝电路的基础上增加了电压采样电路和逻辑控制电路，请参见图2，其示出了本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路的一种结构示意图，光伏逆变器辅助电源保护电路包括：电压采样电路21、逻辑控制电路22和光伏逆变器辅助电源防打嗝电路23。光伏逆变器辅助电源防打嗝电路23的具体构成如图1所示。

请参见图3，其示出了本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路的一种电气原理示意图，本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一稳压管D1、电压采样电路21和逻辑控制电路22。

第一开关管Q1的发射极与光伏逆变器的直流侧第二端相连。

第二开关管Q2的发射极与所述直流侧第二端相连，第二开关管Q2的集电极与第四电阻R4的第二端相连。第四电阻R4的第一端与所述直流侧第一端相连。

第一电阻R1的第一端与光伏逆变器的直流侧第一端相连，第一电阻R1的第二端分别与第一开关管Q1的集电极、第一稳压管D1的第二端、第三电阻R3的第二端和第二开关管Q2的基极相连；第三电阻R3的第一端与所述直流侧第二端相连；第一稳压管D1的第一端与所述直流侧第二端相连。

第二电阻R2的第一端与第一开关管的基极相连，第二电阻R2的第二端与光伏逆变器辅助电源相连。

电压采样电路21的第一端与所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路所属光伏逆变器的直流侧第二端相连。

电压采样电路21的第二端与所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路所属光伏逆变器的直流侧第二端相连。

逻辑控制电路22的第一端与所述电压采样电路21的输出端相连，逻辑控制电路22的第二端与第二电阻R2的第二端相连。

直流侧第一端和直流侧第二端与直流输出装置(如光伏组件)相连，直流输出装置用于输出直流电。

在本申请中，电压采样电路21用于对直流侧第一端和直流侧第二端之间的输出电压进行分压，输出直流分压。

逻辑控制电路22，用于在所述直流分压大于预设值时，提高第一开关管的基极电压，以使第一开关管Q1导通，第二开关管Q2截止，所述预设值大于或等于第一直流分压值，所述第一直流分压值为所述电压采样电路21在所述输出电压等于所述光伏逆变器辅助电源的启动电压时，对所述输出电压进行分压后所输出的直流分压值。

逻辑控制电路22，在所述直流分压大于预设值时，提高第一开关管Q1的基极电压即在所述直流侧第一端和直流侧第二端之间的输出电压大于光伏逆变器辅助电源的启动电压时，提高第一开关管Q1的基极电压。

逻辑控制电路22在提高第一开关管Q1的基极电压后，第一开关管Q1导通，则第一开关管Q1的集电极电平为低，第二开关管Q2的基极为低电平，第二开关管Q2由导通变为截止。第二开关管Q2截止后，切断了第四电阻R4吸收功率的回路。

在直流分压不大于预设值时，逻辑控制电路22不会提高第一开关管Q1的基极电压，保证在光照弱的情况下第四电阻R4吸收功率的回路是闭合的，以达到避免在光照若的情况下光伏逆变器辅助电源在开启和关断之间频繁切换的目的。

在本申请中，由于电压采样电路对直流侧第一端和直流侧第二端之间的输出电压进行分压，输出直流分压至逻辑控制电路，逻辑控制电路在检测出所述直流分压大于预设值时，说明直流侧第一端与直流侧第二端之间的输出电压大于光伏逆变器辅助电源的启动电压，需要断开第四电阻吸收功率的回路，逻辑控制电路则提高第一开关管的基极电压，以使第一开关管导通，第二开关管截止，实现了将第四电阻吸收功率的回路断开，因此在直流侧第一端与直流侧第二端之间的输出电压大于光伏逆变器辅助电源的启动电压，需要断开第四电阻吸收功率的回路时，若光伏逆变器辅助电源发生异常无法启动或启动缓慢，则可以通过电压采样电路和逻辑控制电路，使第一开关管导通，在第一开关管导通时，第二开关管截止，从而切断第四电阻吸收功率的回路，避免了第四电阻因吸收过多功率而出现的过热损坏，且避免了周围元器件因温度过高而损坏的可能，提高了光伏逆变器运行的可靠性。

在本申请中，电压采样电路21的具体组成请参见图4，其示出了本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路的另一种电气原理示意图，电压采样电路21包括：第五电阻R5和第六电阻R6。

第五电阻R5的第一端与所述直流侧第一端相连，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端相连。

第六电阻R6的第二端作为电压采样电路21的第二端，与所述直流侧第二端相连。

在图4示出的光伏逆变器辅助电源保护电路中，第六电阻R6的第一端作为电压采样电路21的输出端与逻辑控制电路22的第一端相连。

如图4所示，电压采样电路输出的直流分压为：

在图4的基础上，对逻辑控制电路22的具体组成进行限定，请参见图5，其示出了本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路的再一种电气原理示意图。如图5所示，逻辑控制电路22包括：PNP三极管Q3、第二稳压管D2和第七电阻R7。

PNP三极管Q3的发射极作为逻辑控制电路22的第一端与所述第六电阻R6的第一端相连，PNP三极管Q3的集电极作为逻辑控制电路22的第二端与所述第二电阻R2的第二端相连。

第二稳压管D2的第一端与所述PNP三极管的基极相连，第二稳压管D2的第二端与直流侧第二端相连。

第七电阻R7的第一端与第二稳压管D2的第一端相连，第七电阻R7的第二端与直流侧第一端相连。

第七电阻R7的第二端与直流侧第一端相连，给第二稳压管D2提供工作所需的工作电流，第二稳压管D2的额定电压记为VD2。

逻辑控制电路22在所述直流分压大于预设值时，提高第一开关管的基极电压即在第六电阻R6两端的电压大于预设值时，提高第一开关管的基极电压。

由于第六电阻R6两端的电压在大于等于(VD2+0.7)V时，PNP三极管Q3导通，第六电阻R6两端的电压被钳位在(VD2+0.7)V，第一开关管Q1导通，第二开关管Q2基极的电平被拉低，第二开关管Q2截止，因此在直流侧第一端和直流侧第二端之间的输出电压等于光伏逆变器辅助电源启动电压时，电压采样电路所输出的直流分压值即为(VD2+0.7)V，也就是所述第一直流分压值为(VD2+0.7)V，其中，所述0.7V为PNP三极管Q3基极的工作电压。

预设值可以稍比(VD2+0.7)V大，具体根据实际情况对预设值进行设定。

在本申请中，通过对第五电阻R5的阻值和第六电阻R6的阻值进行设置，使在直流侧第一端和直流侧第二端之间的输出电压等于光伏逆变器辅助电源启动电压时，第六电阻R6两端的电压恰好等于(VD2+0.7)V，以使在直流侧第一端和直流侧第二端之间的输出电压大于光伏逆变器辅助电源启动电压时，第六电阻R6两端的电压大于(VD2+0.7)V，保证在直流侧第一端和直流侧第二端之间的输出电压大于光伏逆变器辅助电源启动电压时，能够使第一开关管Q1导通，使第二开关管Q2截止。

在本申请中，第二稳压管D2可以但不局限于为击穿电压为15V且型号为SML4744的稳压管。

当然，第二稳压管D2还可以但不局限于为击穿电压为15V且型号为IN4744的稳压管。

本申请还提供了一种不同于图5所示的光伏逆变器辅助电源保护电路的光伏逆变器辅助电源保护电路，请参见图6，图6示出了本申请提供的光伏逆变器辅助电源保护电路的再一种电气原理示意图，在图5示出的光伏逆变器辅助电源保护电路的基础上还包括：第三稳压管D3。

第三稳压管D3与第六电阻R6并联，具体的第三稳压管D3的第一端与所述第六电阻R6的第一端相连，第三稳压管D3的第二端与所述直流侧第二端相连。

第三稳压管D3的击穿电压大于第二稳压管D2的击穿电压。

第三稳压管D3可以但不局限于为击穿电压为18V且型号为SML4746的稳压管。

当然，第三稳压管D3可以但不局限于为击穿电压为18V且型号为IN4746的稳压管。

第一开关管Q1可以但不局限于为三极管或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半场效晶体管)。

第二开关管Q2可以但不局限于为三极管或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半场效晶体管)。

在本申请中，与第六电阻R6并联的第三稳压管D3主要对第六电阻R6起保护作用。由于随着直流侧第一端和直流侧第二端之间的输出电压的升高，第六电阻R6两端的电压随着升高，在不正常的情况下(例如，第七电阻R7接触不良或者PNP三极管Q3损坏或者第二稳压管D2损坏)，第六电阻R6两端的电压可能会超过自身的额定电压值，造成第六电阻R6损坏，因此增加第三稳压管D3对第六电阻R6进行保护。

本申请还提供了一种光伏逆变器，包括图2至图6所示的光伏逆变器辅助电源保护电路和光伏逆变器辅助电源。

本申请还提供了一种光伏发电系统，包括上述所述光伏逆变器。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的光伏逆变器辅助电源保护电路及相关设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种光伏逆变器辅助电源保护电路，包括光伏逆变器辅助电源防打嗝电路，其特征在于，还包括：

第一端与所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路所属光伏逆变器的直流侧第一端相连的电压采样电路；

所述电压采样电路的第二端与所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路所属光伏逆变器的直流侧第二端相连；

第一端与所述电压采样电路的输出端相连的逻辑控制电路；

所述逻辑控制电路的第二端与所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路的第二电阻的第二端相连；

所述电压采样电路用于对所述直流侧第一端和所述直流侧第二端之间的输出电压进行分压，输出直流分压；

所述逻辑控制电路，用于在所述直流分压大于预设值时，提高所述第一开关管的基极电压，以使所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路的第一开关管导通，所述光伏逆变器辅助电源防打嗝电路的第二开关管截止，所述预设值大于或等于第一直流分压值，所述第一直流分压值为所述电压采样电路在所述输出电压等于所述光伏逆变器辅助电源的启动电压时，对所述输出电压进行分压后所输出的直流分压值。

2.根据权利要求1所述的光伏逆变器辅助电源保护电路，其特征在于，所述电压采样电路包括：第一端与所述直流侧第一端相连的第五电阻和第二端与所述直流侧第二端相连的第六电阻；

所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端相连；

所述第六电阻的第一端与所述逻辑控制电路的第一端相连。

3.根据权利要求2所述的光伏逆变器辅助电源保护电路，其特征在于，所述逻辑控制电路包括：

发射极与所述第六电阻的第一端相连的PNP三极管、第一端与所述PNP三极管的基极相连的第二稳压管和第一端与所述第二稳压管的第一端相连的第七电阻；

所述第七电阻的第二端与所述直流侧第一端相连；

所述第二稳压管的第二端与所述直流侧第二端相连；

所述PNP三极管的集电极与所述第二电阻的第二端相连。

4.根据权利要求2所述的光伏逆变器辅助电源保护电路，其特征在于，所述电压采样电路还包括：

第一端与所述第六电阻的第一端相连的第三稳压管；

所述第三稳压管的第二端与所述直流侧第二端相连；

所述第三稳压管的击穿电压大于所述第二稳压管的击穿电压。

5.一种光伏逆变器，其特征在于，包括如权利要求1-4任意一项所述的光伏逆变器辅助电源保护电路和光伏逆变器辅助电源。

6.一种光伏发电系统，其特征在于，包括如权利要求5所述的光伏逆变器。