CN104883044A - 一种电力变换系统中的防护电路及光伏逆变系统 - Google Patents
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Abstract
一种电力变换系统中的防护电路及光伏逆变系统，可靠性较高。该电力变换系统包括Boost电路和母线电容，该Boost电路的正、负输出端和该母线电容的两端相连，该防护电路包括压敏电阻、第一二极管和第二二极管，其中：第一二极管的第二极、第二二极管的第一极和Boost电路的第一输入端相连；第二二极管的第二极和Boost电路的正输出端或者负输出端相连；第一二极管的第一极、压敏电阻的一端和Boost电路的第二输入端相连；压敏电阻的另一端接地。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电力变换系统中的防护电路及光伏逆变系统。
背景技术
目前很多的电力变换系统中都会在变换电路的前级设置Boost电路，以对变换电路的输入电压进行调整。例如图1所示的光伏逆变系统，就包括了级联的Boost电路和DC/AC电路，还包括母线电容C0，Boost电路的正、负输出端和母线电容C0的两端、DC/AC电路的正、负输入端相连。
现有技术中，为了避免雷击等原因引起的冲击电流对电力变换系统中的变换电路造成损坏，多会采用压敏电阻来实现对冲击电流的防护，压敏电阻在电流较小时呈现高阻状态，在电流较大时动作，呈现低阻状态。具体的防护电路如图1所示，第一压敏电阻RV1可以起到差模防护作用，第二压敏电阻RV2和第三压敏电阻RV3可以起到共模防护作用。
然而，若压敏电阻失效短路时两端存在持续电压，则会有起火的风险。显然，图1所示的防护电路中，连接于Boost电路的正、负输入端之间的第一压敏电阻起火风险较高，从而导致现有防护电路的可靠性较低。
发明内容
本发明实施例提供一种电力变换系统中的防护电路及光伏逆变系统，可靠性较高。
第一方面，提供一种电力变换系统中的防护电路，所述电力变换系统包括Boost电路和母线电容，所述Boost电路的正、负输出端和所述母线电容的两端相连，所述防护电路包括压敏电阻、第一二极管和第二二极管，其中：
所述第一二极管的第二极、所述第二二极管的第一极和所述Boost电路的第一输入端相连；所述第二二极管的第二极和所述Boost电路的正输出端或者负输出端相连；
所述第一二极管的第一极、所述压敏电阻的一端和所述Boost电路的第二输入端相连；所述压敏电阻的另一端接地。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，
所述第一二极管的第一极具体为所述第一二极管的阳极；
所述第一二极管的第二极具体为所述第一二极管的阴极；
所述第二二极管的第一极具体为所述第二二极管的阳极；
所述第二二极管的第二极具体为所述第二二极管的阴极；
所述Boost电路的第一输入端具体为所述Boost电路的正输入端；
所述Boost电路的第二输入端具体为所述Boost电路的负输入端；
所述第二二极管的第二极具体和所述Boost电路的正输出端相连。
结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，
所述第一二极管的第一极具体为所述第一二极管的阴极；
所述第一二极管的第二极具体为所述第一二极管的阳极；
所述第二二极管的第一极具体为所述第二二极管的阴极；
所述第二二极管的第二极具体为所述第二二极管的阳极；
所述Boost电路的第一输入端具体为所述Boost电路的负输入端；
所述Boost电路的第二输入端具体为所述Boost电路的正输入端；
所述第二二极管的第二极具体和所述Boost电路的负输出端相连。
第二方面，提供一种光伏逆变系统，包括Boost电路、母线电容和DC/AC电路，所述Boost电路的正、负输出端和所述母线电容的两端、所述DC/AC电路的正、负输入端相连，所述光伏逆变系统还包括防护电路，所述防护电路包括压敏电阻、第一二极管和第二二极管，其中：
所述第一二极管的第二极、所述第二二极管的第一极和所述Boost电路的第一输入端相连；所述第二二极管的第二极和所述Boost电路的正输出端或者负输出端相连；
所述第一二极管的第一极、所述压敏电阻的一端和所述Boost电路的第二输入端相连；所述压敏电阻的另一端接地。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，
所述第一二极管的第一极具体为所述第一二极管的阳极；
所述第一二极管的第二极具体为所述第一二极管的阴极；
所述第二二极管的第一极具体为所述第二二极管的阳极；
所述第二二极管的第二极具体为所述第二二极管的阴极；
所述Boost电路的第一输入端具体为所述Boost电路的正输入端；
所述Boost电路的第二输入端具体为所述Boost电路的负输入端；
所述第二二极管的第二极具体和所述Boost电路的正输出端相连。
结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，
所述第一二极管的第一极具体为所述第一二极管的阴极；
所述第一二极管的第二极具体为所述第一二极管的阳极；
所述第二二极管的第一极具体为所述第二二极管的阴极；
所述第二二极管的第二极具体为所述第二二极管的阳极；
所述Boost电路的第一输入端具体为所述Boost电路的负输入端；
所述Boost电路的第二输入端具体为所述Boost电路的正输入端；
所述第二二极管的第二极具体和所述Boost电路的负输出端相连。
根据第一方面提供的电力变换系统中的防护电路，第二方面提供的光伏逆变系统，系统防护电路中包括的压敏电阻、第一二极管、第二二极管，和现有电力变换系统中Boost电路的输出端的母线电容一起，能够实现对冲击电流的差模防护以及共模防护，并且，压敏电阻在失效短路时两端没有持续电压，避免了起火风险，提高了防护电路的可靠性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术中的光伏逆变系统中的防护电路的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的防护电路的结构示意图；
图3a为本发明实施例1提供的防护电路的原理示意图之一；
图3b为本发明实施例1提供的防护电路的原理示意图之二；
图3c为本发明实施例1提供的防护电路的原理示意图之三；
图3d为本发明实施例1提供的防护电路的原理示意图之四；
图3e为本发明实施例1提供的防护电路的原理示意图之五；
图3f为本发明实施例1提供的防护电路的原理示意图之六；
图4为本发明实施例2提供的防护电路的结构示意图；
图5a为本发明实施例2提供的防护电路的原理示意图之一；
图5b为本发明实施例2提供的防护电路的原理示意图之二；
图5c为本发明实施例2提供的防护电路的原理示意图之三；
图5d为本发明实施例2提供的防护电路的原理示意图之四；
图5e为本发明实施例2提供的防护电路的原理示意图之五；
图5f为本发明实施例2提供的防护电路的原理示意图之六。
具体实施方式
为了提高可靠性，本发明实施例提供了一种电力变换系统中的防护电路及光伏逆变系统。以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供了一种电力变换系统中的防护电路，该电力变换系统包括Boost电路和母线电容，并且，该Boost电路的正、负输出端和母线电容的两端相连，该防护电路包括压敏电阻、第一二极管和第二二极管，其中：
第一二极管的第二极、第二二极管的第一极和Boost电路的第一输入端相连；第二二极管的第二极和Boost电路的正输出端或者负输出端相连；
第一二极管的第一极、压敏电阻的一端和Boost电路的第二输入端相连；压敏电阻的另一端接地。
本发明实施例提供的防护电路，可以应用于光伏逆变系统等电力变换系统中，对前级电路为Boost电路的变换电路起到保护作用，避免雷击等原因引起的冲击电流对变换电路造成损坏。
在本发明的一个具体实施例中，上述第一二极管的第一极具体可以为第一二极管的阳极；第一二极管的第二极具体可以为第一二极管的阴极；第二二极管的第一极具体可以为第二二极管的阳极；第二二极管的第二极具体可以为第二二极管的阴极；Boost电路的第一输入端具体可以为Boost电路的正输入端；Boost电路的第二输入端具体可以为Boost电路的负输入端；第二二极管的第二极具体和Boost电路的正输出端相连。
在本发明的另一个具体实施例中，上述第一二极管的第一极具体可以为第一二极管的阴极；第一二极管的第二极具体可以为第一二极管的阳极；第二二极管的第一极具体可以为第二二极管的阴极；第二二极管的第二极具体可以为第二二极管的阳极；Boost电路的第一输入端具体可以为Boost电路的负输入端；Boost电路的第二输入端具体可以为Boost电路的正输入端；第二二极管的第二极具体和Boost电路的负输出端相连。
具体实施时，本发明实施例提供的防护电路中器件的具体连接方式，可以根据Boost电路的具体形式确定。
下面结合附图，以上述防护电路应用于光伏逆变系统为例，对上述防护电路的工作原理进行详细说明。
实施例1：
在本发明实施例1中，光伏逆变系统中的Boost电路的负输入端作为输入电压参考点。本发明实施例1提供的防护电路如图2所示，包括压敏电阻RV、第一二极管D1和第二二极管D2，其中：
第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阳极和光伏逆变系统中Boost电路的正输入端PV+相连；第二二极管D2的阴极和Boost电路的正输出端相连；
第一二极管D1的阳极、压敏电阻RV的一端和Boost电路的负输入端PV-相连；压敏电阻RV的另一端接地。
当冲击电流Ip从负输入端PV-流向正输入端PV+时，电流流向如图3a所示。此时，第一二极管D1导通，由于Boost电路中的电感L0具有阻碍电流突变的特性，因此大部分的冲击电流会从负输入端PV-经过第一二极管D1流向正输入端PV+，避免冲击电流损坏DC/AC电路；若Boost电路的输入端存在输入电容C1，输入电容C1中也会流过部分冲击电流，但通常输入电容C1容量较小，所以流过输入电容C1的冲击电流也较小。
当冲击电流Ip从正输入端PV+流向负输入端PV-时，电流流向如图3b所示。此时，第二二极管D2导通，由于Boost电路中的电感L0具有阻碍电流突变的特性，因此大部分的冲击电流会从正输入端PV+经过第二二极管D2、母线电容C0流向负输入端PV-，由于母线电容C0容量较大，所以Boost电路的输出端电压变化较小，不会损坏DC/AC电路；若Boost电路的输入端存在输入电容C1，输入电容C1中也会流过部分冲击电流，但通常输入电容C1容量远小于母线电容C0容量，所以流过输入电容C1的冲击电流也较小。
通过图3a、图3b可见，本发明实施例1提供的防护电路能够实现差模防护。
当冲击电流Ip从地PE流向正输入端PV+时，电流流向如图3c所示。此时，压敏电阻RV动作呈现低阻状态，第一二极管D1导通，由于Boost电路中的电感L0具有阻碍电流突变的特性，因此大部分的冲击电流会从地PE经过压敏电阻RV、第一二极管D1流向正输入端PV+，避免冲击电流损坏DC/AC电路；若Boost电路的输入端存在输入电容C1，输入电容C1中也会流过部分冲击电流，但通常输入电容C1容量较小，所以流过输入电容C1的冲击电流也较小。
当冲击电流Ip从正输入端PV+流向地PE时，电流流向如图3d所示。此时，第二二极管D2导通，压敏电阻RV动作呈现低阻状态，由于Boost电路中的电感L0具有阻碍电流突变的特性，因此大部分的冲击电流会从正输入端PV+经过第二二极管D2、母线电容C0、压敏电阻RV流向地PE，由于母线电容C0容量较大，所以Boost电路的输出端电压变化较小，不会损坏DC/AC电路；若Boost电路的输入端存在输入电容C1，输入电容C1中也会流过部分冲击电流，但通常输入电容C1容量远小于母线电容C0容量，所以流过输入电容C1的冲击电流也较小。
当冲击电流Ip从地PE流向负输入端PV-时，电流流向如图3e所示。此时，压敏电阻RV动作呈现低阻状态，冲击电流从地PE经过压敏电阻RV流向负输入端PV-，避免冲击电流损坏DC/AC电路。
当冲击电流Ip从负输入端PV-流向地PE时，电流流向如图3f所示。此时，压敏电阻RV动作呈现低阻状态，冲击电流从负输入端PV-经过压敏电阻RV流向地PE，避免冲击电流损坏DC/AC电路。
通过图3c～图3f、可见，本发明实施例1提供的防护电路能够实现共模防护。并且，压敏电阻RV在失效短路时两端没有持续电压，避免了起火风险，可靠性高。
实施例2：
在本发明实施例2中，光伏逆变系统中的Boost电路的正输入端作为输入电压参考点。本发明实施例2提供的防护电路如图4所示，包括压敏电阻RV、第一二极管D1和第二二极管D2，其中：
第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阴极和光伏逆变系统中Boost电路的负输入端PV-相连；第二二极管D2的阳极和Boost电路的负输出端相连；
第一二极管D1的阴极、压敏电阻RV的一端和Boost电路的正输入端PV+相连；压敏电阻RV的另一端接地。
当冲击电流Ip从负输入端PV-流向正输入端PV+时，电流流向如图5a所示。此时，第一二极管D1导通，由于Boost电路中的电感L0具有阻碍电流突变的特性，因此大部分的冲击电流会从负输入端PV-经过第一二极管D1流向正输入端PV+，避免冲击电流损坏DC/AC电路；若Boost电路的输入端存在输入电容C1，输入电容C1中也会流过部分冲击电流，但通常输入电容C1容量较小，所以流过输入电容C1的冲击电流也较小。
当冲击电流Ip从正输入端PV+流向负输入端PV-时，电流流向如图5b所示。此时，第二二极管D2导通，由于Boost电路中的电感L0具有阻碍电流突变的特性，因此大部分的冲击电流会从正输入端PV+经过母线电容C0、第二二极管D2流向负输入端PV-，由于母线电容C0容量较大，所以Boost电路的输出端电压变化较小，不会损坏DC/AC电路；若Boost电路的输入端存在输入电容C1，输入电容C1中也会流过部分冲击电流，但通常输入电容C1容量远小于母线电容C0容量，所以流过输入电容C1的冲击电流也较小。
通过图5a、图5b可见，本发明实施例2提供的防护电路能够实现差模防护。
当冲击电流Ip从地PE流向正输入端PV+时，电流流向如图5c所示。此时，压敏电阻RV动作呈现低阻状态，冲击电流从地PE经过压敏电阻RV流向正输入端PV+，避免冲击电流损坏DC/AC电路。
当冲击电流Ip从正输入端PV+流向地PE时，电流流向如图5d所示。此时，压敏电阻RV动作呈现低阻状态，冲击电流从正输入端PV+经过压敏电阻RV流向地PE，避免冲击电流损坏DC/AC电路。
当冲击电流Ip从地PE流向负输入端PV-流向时，电流流向如图5e所示。此时，压敏电阻RV动作呈现低阻状态，第二二极管D2导通，由于Boost电路中的电感L0具有阻碍电流突变的特性，因此大部分的冲击电流会从地PE经过压敏电阻RV、母线电容C0、第二二极管D2流向负输入端PV-，由于母线电容C0容量较大，所以Boost电路的输出端电压变化较小，不会损坏DC/AC电路；若Boost电路的输入端存在输入电容C1，输入电容C1中也会流过部分冲击电流，但通常输入电容C1容量远小于母线电容C0容量，所以流过输入电容C1的冲击电流也较小。
当冲击电流Ip从负输入端PV-流向地PE时，电流流向如图5f所示。此时，第一二极管D1导通，压敏电阻RV动作呈现低阻状态，由于Boost电路中的电感L0具有阻碍电流突变的特性，因此大部分的冲击电流会从负输入端PV-经过第一二极管D1、压敏电阻RV流向地PE，避免冲击电流损坏DC/AC电路；若Boost电路的输入端存在输入电容C1，输入电容C1中也会流过部分冲击电流，但通常输入电容C1容量较小，所以流过输入电容C1的冲击电流也较小。
通过图5c～图5f、可见，本发明实施例2提供的防护电路能够实现共模防护。并且，压敏电阻RV在失效短路时两端没有持续电压，避免了起火风险，可靠性高。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种光伏逆变系统，包括Boost电路、母线电容、DC/AC电路和防护电路，Boost电路的正、负输出端和母线电容的两端、DC/AC电路的正、负输入端相连，防护电路包括压敏电阻、第一二极管和第二二极管，其中：
第一二极管的第二极、第二二极管的第一极和Boost电路的第一输入端相连；第二二极管的第二极和Boost电路的正输出端或者负输出端相连；
第一二极管的第一极、压敏电阻的一端和Boost电路的第二输入端相连；压敏电阻的另一端接地。
在本发明的一个具体实施例中，上述第一二极管的第一极具体可以为第一二极管的阳极；第一二极管的第二极具体可以为第一二极管的阴极；第二二极管的第一极具体可以为第二二极管的阳极；第二二极管的第二极具体可以为第二二极管的阴极；Boost电路的第一输入端具体可以为Boost电路的正输入端；Boost电路的第二输入端具体可以为Boost电路的负输入端；第二二极管的第二极具体和Boost电路的正输出端相连。
在本发明的另一个具体实施例中，上述第一二极管的第一极具体可以为第一二极管的阴极；第一二极管的第二极具体可以为第一二极管的阳极；第二二极管的第一极具体可以为第二二极管的阴极；第二二极管的第二极具体可以为第二二极管的阳极；Boost电路的第一输入端具体可以为Boost电路的负输入端；Boost电路的第二输入端具体可以为Boost电路的正输入端；第二二极管的第二极具体和Boost电路的负输出端相连。
综上所述，采用本发明实施例提供的方案，相比于现有技术更为安全可靠。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种电力变换系统中的防护电路，所述电力变换系统包括Boost电路和母线电容，所述Boost电路的正、负输出端和所述母线电容的两端相连，其特征在于，所述防护电路包括压敏电阻、第一二极管和第二二极管，其中：
所述第一二极管的第二极、所述第二二极管的第一极和所述Boost电路的第一输入端相连；所述第二二极管的第二极和所述Boost电路的正输出端或者负输出端相连；
所述第一二极管的第一极、所述压敏电阻的一端和所述Boost电路的第二输入端相连；所述压敏电阻的另一端接地。
2.如权利要求1所述的防护电路，其特征在于，
所述第一二极管的第一极具体为所述第一二极管的阳极；
所述第一二极管的第二极具体为所述第一二极管的阴极；
所述第二二极管的第一极具体为所述第二二极管的阳极；
所述第二二极管的第二极具体为所述第二二极管的阴极；
所述Boost电路的第一输入端具体为所述Boost电路的正输入端；
所述Boost电路的第二输入端具体为所述Boost电路的负输入端；
所述第二二极管的第二极具体和所述Boost电路的正输出端相连。
3.如权利要求1所述的防护电路，其特征在于，
所述第一二极管的第一极具体为所述第一二极管的阴极；
所述第一二极管的第二极具体为所述第一二极管的阳极；
所述第二二极管的第一极具体为所述第二二极管的阴极；
所述第二二极管的第二极具体为所述第二二极管的阳极；
所述Boost电路的第一输入端具体为所述Boost电路的负输入端；
所述Boost电路的第二输入端具体为所述Boost电路的正输入端；
所述第二二极管的第二极具体和所述Boost电路的负输出端相连。
4.一种光伏逆变系统，包括Boost电路、母线电容和DC/AC电路，所述Boost电路的正、负输出端和所述母线电容的两端、所述DC/AC电路的正、负输入端相连，其特征在于，所述光伏逆变系统还包括防护电路，所述防护电路包括压敏电阻、第一二极管和第二二极管，其中：
所述第一二极管的第二极、所述第二二极管的第一极和所述Boost电路的第一输入端相连；所述第二二极管的第二极和所述Boost电路的正输出端或者负输出端相连；
所述第一二极管的第一极、所述压敏电阻的一端和所述Boost电路的第二输入端相连；所述压敏电阻的另一端接地。
5.如权利要求4所述的光伏逆变系统，其特征在于，
所述第一二极管的第一极具体为所述第一二极管的阳极；
所述第一二极管的第二极具体为所述第一二极管的阴极；
所述第二二极管的第一极具体为所述第二二极管的阳极；
所述第二二极管的第二极具体为所述第二二极管的阴极；
所述Boost电路的第一输入端具体为所述Boost电路的正输入端；
所述Boost电路的第二输入端具体为所述Boost电路的负输入端；
所述第二二极管的第二极具体和所述Boost电路的正输出端相连。
6.如权利要求4所述的光伏逆变系统，其特征在于，
所述第一二极管的第一极具体为所述第一二极管的阴极；
所述第一二极管的第二极具体为所述第一二极管的阳极；
所述第二二极管的第一极具体为所述第二二极管的阴极；
所述第二二极管的第二极具体为所述第二二极管的阳极；
所述Boost电路的第一输入端具体为所述Boost电路的负输入端；
所述Boost电路的第二输入端具体为所述Boost电路的正输入端；
所述第二二极管的第二极具体和所述Boost电路的负输出端相连。
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| CN110048590A (zh) * | 2019-02-13 | 2019-07-23 | 阳光电源股份有限公司 | 一种具有防雷设计的两级式功率变换器及系统 |
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| CN104883044B (zh) | 2018-01-16 |
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