CN104333319B - 用于光伏并网逆变器的输入反接保护电路 - Google Patents

用于光伏并网逆变器的输入反接保护电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于光伏并网逆变器的输入反接保护电路，包括在光伏电池与逆变器滤波电容的连接线路中串设的极性自适应单元和延时启动单元，极性自适应单元包括一个极性切换开关K1和极性切换线路，延时启动单元包括一个延时启动开关K2。本发明采用极性切换开关K1和极性切换线路，在极性接反时自动切换为正确极性，无需人为手工重新连接；采用延时启动开关K2，避免自动切换造成对滤波电容的冲击。

Description

用于光伏并网逆变器的输入反接保护电路
技术领域
本发明涉及一种用于光伏并网逆变器的输入反接保护电路。
背景技术
随着近年来雾霾天气的逐渐增多和空气质量恶化，迫切需要清洁能源替代传统的石油、煤炭等矿物能源，绿色环保且蕴藏量极其丰富的太阳能、风能等可再生自然能源越来越受到人们的青睐。近期随着技术的进步，利用太阳能进行发电也越来越广泛。在太阳能的光伏应用中，光伏并网发电是太阳能应用的重要发展趋势，己成为光伏应用的主要形式。随着市场上光伏并网逆变器的广泛应用，其安全性也成为关注的焦点之一。光伏并网逆变器主要是将光伏组件输出的直流电转化为与电网同频同相同幅值的交流电，如果直流输入反接会导致逆变器内部损坏，在设计中需要采取一定的措施来防止这种情况的发生。
有的光伏并网逆变器采用直接串联二极管的方式进行反接保护，虽然此方法简单可靠，但是二极管的正向导通压降比较大，不仅使逆变效率降低，而且当电流较大时发热严重，需解决散热问题。还有一种改进设计是利用限流电阻与防反二极管串联，旁路可控开关与限流电阻和防反二极管所构成的串联电路并联，旁路可控开关的控制端与控制单元信号连接，如图1所示。此种方式消除了防反二极管的管压降带来的功率损耗、发热等影响，但是它仍然存在一定弊端：
第一：当光伏电池输入接反时，必须人为手动正确连接。
第二：在光照不足的情况下安装，光伏并网逆变器的电压采样单元和控制单元不能正常工作，也就无法判断光伏电池输入端是否接反，安装条件受限。
第三：当光伏电池电压较大时，防反接二极管的参数若选择不当会被反向击穿，对滤波电容和逆变单元造成损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于光伏并网逆变器的输入反接保护电路，能够在反接时自动改变极性连接。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种用于光伏并网逆变器的输入反接保护电路，包括在光伏电池与逆变器滤波电容的连接线路中串设的极性自适应单元和延时启动单元，极性自适应单元包括一个极性切换开关K1和极性切换线路，延时启动单元包括一个延时启动开关K2。
所述极性自适应单元还包括电压霍尔器件，用于检测光伏电池的电压极性，所述极性自适应单元和延时启动单元还包括控制器，控制器用于根据所述电压霍尔器件的检测结果，控制所述极性切换开关K1、延时启动开关K2的动作。
所述极性自适应单元的控制部分包括连接在光伏电池两极性端之间的检测控制电路，该检测控制电路包括串联的防反二极管D1和极性切换开关K1的控制线圈RELAY1。
所述延时启动单元的控制部分包括连接在光伏电池两极性端之间的控制电路，该控制电路包括一个延时充电的RC电路，延时启动开关K2的控制线圈RELAY2与RC电路的电容C1并联。
极性切换开关K1的控制线圈RELAY1、延时启动开关K2的控制线圈RELAY2分别并联有稳压管(ZD1、ZD2)。
所述控制电路还包括一个整流桥D2，整流桥D2输入端连接在光伏电池两极性端之间，输出端连接所述RC电路。
本发明采用极性切换开关K1和极性切换线路，在极性接反时自动切换为正确极性，无需人为手工重新连接；采用延时启动开关K2，避免自动切换造成对滤波电容的冲击。
附图说明
图1是一种现有的反接保护电路；
图2是本发明的反接保护电路的一种实施方式；
图3是本发明的反接保护电路的另一种实施方式。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图2所示，一种用于光伏并网逆变器的输入反接保护电路，包括在光伏电池与逆变器滤波电容的连接线路中串设的极性自适应单元和延时启动单元，极性自适应单元包括一个极性切换开关K1和极性切换线路，延时启动单元包括一个延时启动开关K2。
本实施例中，K1采用双刀双掷开关，当光伏电池正接时，K1为图1所示位置，当光伏电池反接时，K1动作，通过极性切换线路仍然对滤波电容输出正向电压。
本实施例中，K2为常开触点，不论正接或反接，K2均延时闭合，连通光伏电池与滤波电容之间的线路。避免较大的充电电流对滤波电容的冲击造成寿命缩短。
通过电压霍尔器件检测光伏电池是否反接，若反接则通过控制器控制K1动作，同时给出使K2延时动作的指令。
实施例2
实施例1中，反接检测与开关控制均由控制器完成，以下给出一种不使用控制器的方案，以节约成本，提高稳定性；其电路图如图3所示。
电路包括极性自适应单元和延时启动单元，极性自适应单元包括一个极性切换开关K1和极性切换线路，延时启动单元包括一个延时启动开关K2。
K1、K2为继电器，由相应的线圈RELAY1和RELAY2控制。K1的控制部分包括：双刀双掷继电器的线圈RELAY1，防反二极管D1、稳压管ZD1、限流电阻R1。防反二极管D1，限流电阻R1和RELAY1串联后跨接于继电器RELAY1两组开关的公共端之间，K1的两组开关的常开触点和常闭触点互连，形成极性切换线路。稳压管ZD1与RELAY1并联。
延时启动单元的控制部分包括单刀常开继电器K2的线圈RELAY2，整流桥D2、稳压管ZD2、限流电阻R2和R3、电容C1。RELAY2和稳压管ZD2、电容C1并联，再与限流电阻R2串联后跨接在整流桥D2的输出端，整流桥D2的输入端跨接于光伏电池的输入端，限流电阻R3与K2常开开关并联。其中，R2、C1构成延时充电电路，保证RELAY2的电压在延时一定时间后达到工作电压，才使K2动作，闭合回路。
极性自适应单元和延时启动单元的稳压管、限流电阻的设计保证在光伏电池电压较大时，防反接二极管的参数若选择不当会被反向击穿，对滤波电容和逆变单元造成损坏。
当光伏电池的负极连接极性自适应单元中防反接二极管D1的阳极时，由于防反接二极管D1的反向截止功能继电器K1不动作。当光伏电池的阳极连接极性自适应单元中防反接二极管D1的阳极时，继电器RELAY1经二极管D1和限流电阻R1导通，双刀双掷开关K1动作完成极性切换。稳压二极管ZD1与RELAY1线圈并联，其击穿电压UZD1等于继电器K1的正常工作电压，保护继电器K1不会损坏，限流电阻R1的阻值式中，Upv为光伏电池两端的电压，UD1为二极管D1的导通压降，IREALY1为继电器K1的正常工作电流。
当极性自适应单元完成光伏电池输入极性自适应后，滤波电容经限流电阻R3缓慢充电，避免较大的充电电流对滤波电容的冲击造成寿命缩短。RELAY2通过整流桥D2从光伏电池取电，由限流电阻R2和电容C1构成的慢启动电路确保开关K2在滤波电容电压接近稳态时闭合，需满足限流电阻R2和电容C1的时间常数大于限流电阻R3和滤波电容的时间常数，即R2C1>R3C。其中，R2为限流电阻R2的阻值，R3为限流电阻R3的阻值，C1为电容C1的容值，C为滤波电容的容值。稳压二极管ZD2与RELAY2线圈并联，其击穿电压UZD2等于继电器RELAY2的正常工作电压，保护继电器K2不会损坏，限流电阻R2的阻值式中，UD2为整流桥D2的导通压降，IREALY2为继电器K2的正常工作电流。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于光伏并网逆变器的输入反接保护电路，其特征在于，包括在光伏电池与逆变器滤波电容的连接线路中串设的极性自适应单元和延时启动单元，极性自适应单元包括一个极性切换开关(K1)和极性切换线路，延时启动单元包括一个延时启动开关(K2)，所述延时启动开关(K2)并联有限流电阻(R3)；所述极性自适应单元的控制部分包括连接在光伏电池两极性端之间的检测控制电路，该检测控制电路包括串联的防反二极管(D1)和极性切换开关(K1)的控制线圈(RELAY1)；所述延时启动单元的控制部分包括连接在光伏电池两极性端之间的控制电路，该控制电路包括一个延时充电的RC电路，延时启动开关(K2)的控制线圈(RELAY2)与RC电路的电容(C1)并联，RC电路中的电阻(R2)与电容(C1)的时间常数大于限流电阻(R3)和逆变器滤波电容的时间常数；所述控制电路还包括一个整流桥(D2)，整流桥(D2)输入端连接在光伏电池两极性端之间，输出端连接所述RC电路。
2.根据权利要求1所述的一种用于光伏并网逆变器的输入反接保护电路，其特征在于，极性切换开关(K1)的控制线圈(RELAY1)、延时启动开关(K2)的控制线圈(RELAY2)分别并联有稳压管(ZD1、ZD2)。
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