CN104950207A - 一种光伏逆变器的短路检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏逆变器的短路检测方法和装置。该方法包括：S1.检测光伏逆变器直流侧对地电压；S2.基于所述直流侧对地电压获取直流侧工频共模电压；S3.基于所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压判定所述光伏逆变器的交流侧是否短路。实施本发明的光伏逆变器的短路检测方法和装置，仅仅只需要检测光伏逆变器直流侧对地电压，就可以判定交流侧是否短路，因此检测电路简单，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及光伏逆变器领域，更具体地说，涉及一种光伏逆变器的短路检测方法和装置。
背景技术
对于光伏并网发电专用光伏逆变器，相关并网标准要求如果光伏逆变器的交流输出短路，光伏逆变器应能自动保护。对于带隔离变压器的光伏逆变器，变压器原边和副边的短路均要进行自动保护。
目前，对于带隔离变压器的光伏逆变器，交流侧短路保护主要是通过检测变压器原边和副边的火线对地电压进行短路判断并进行相应的保护。这种方法需要对变压器的原边、副边分别进行火线对地电压采样，需要在原边和副边设置两套采样装置，因此设计繁琐且成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的需要在原边和副边设置两套采样装置，因此设计繁琐且成本较高的缺陷，提供一种结构简单、成本低廉的光伏逆变器的短路检测方法和装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种光伏逆变器的短路检测方法，包括：
S1、检测光伏逆变器直流侧对地电压；
S2、基于所述直流侧对地电压获取直流侧工频共模电压；
S3、基于所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压判定所述光伏逆变器的交流侧是否短路。
在本发明所述的光伏逆变器的短路检测方法中，所述步骤S2进一步包括：
S21、采用周期滤波方式提取所述直流侧对地电压的直流量；
S22、采用所述直流侧对地电压的瞬时值减去所述直流量从而获得所述直流侧工频共模电压。
在本发明所述的光伏逆变器的短路检测方法中，所述步骤S3进一步包括：
S31、获取所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压之差的绝对值；
S32、当所述绝对值小于预定阈值时判定所述光伏逆变器的交流侧短路。
在本发明所述的光伏逆变器的短路检测方法中，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的10%-30%。
在本发明所述的光伏逆变器的短路检测方法中，进一步包括:
S4、当在步骤S3中判定所述光伏逆变器的交流侧短路时，输出交流输出短路标识告警并关闭所述的光伏逆变器。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种光伏逆变器的短路检测装置，包括：
检测模块，用于检测光伏逆变器直流侧对地电压；
计算模块，用于基于所述直流侧对地电压获取直流侧工频共模电压；
判定模块，用于基于所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压判定所述光伏逆变器的交流侧是否短路。
在本发明所述的光伏逆变器的短路检测装置中，所述计算模块进一步包括：
直流量提取单元，用于采用周期滤波方式提取所述直流侧对地电压的直流量；
减法单元，用于采用所述直流侧对地电压的瞬时值减去所述直流量从而获得所述直流侧工频共模电压。
在本发明所述的光伏逆变器的短路检测装置中，所述判定模块进一步包括：
绝对值获取单元，用于获取所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压之差的绝对值；
短路判定单元，用于当所述绝对值小于预定阈值时判定所述光伏逆变器的交流侧短路。
在本发明所述的光伏逆变器的短路检测装置中，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的10%-30%。
在本发明所述的光伏逆变器的短路检测装置中，进一步包括:
短路保护模块，用于在判定所述光伏逆变器的交流侧短路时，输出交流输出短路标识告警并关闭所述的光伏逆变器。
实施本发明的光伏逆变器的短路检测方法和装置，仅仅只需要检测光伏逆变器直流侧对地电压，就可以判定交流侧是否短路，因此检测电路简单，成本较低。进一步地，由于检测的是光伏逆变器直流侧对地电压而非隔离变压器原边和副边火线对地电压，因此适用于带有或者不带有隔离变压器的光伏逆变器。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是根据本发明第一实施例的光伏逆变器的短路检测方法的流程图；
图2是根据本发明第二实施例的光伏逆变器的短路检测方法的流程图；
图3是采用根据本发明第一和二实施例的光伏逆变器的短路检测方法的光伏逆变器的电路原理图；
图4是根据本发明第一实施例的光伏逆变器的短路检测装置的原理框图；
图5是根据本发明第二实施例的光伏逆变器的短路检测装置的原理框图。
具体实施方式
图1是根据本发明第一实施例的光伏逆变器的短路检测方法的流程图。如图1所示，在步骤S1中，检测光伏逆变器直流侧对地电压。本领域技术人员知悉，可以采用常规的电压检测装置或电路直接检测光伏逆变器的直流侧对地电压。在步骤S2中，基于检测到的光伏逆变器的直流侧对地电压获取直流侧工频共模电压。例如，通过采用周期滤波方式提取所述直流侧对地电压的直流量，随后采用所述直流侧对地电压的瞬时值减去所述直流量从而获得所述直流侧工频共模电压。本领域技术人员知悉，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他方式或者装置，直接提取所述直流侧工频共模电压。在步骤S3中，基于所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压判定所述光伏逆变器的交流侧是否短路。在本发明的一个实施例中，当所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压之差大于预定阈值时，即判定所述光伏逆变器的交流侧是否短路。在本发明的另一实施例中，可以首先获取所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压之差的绝对值；接着将该绝对值与预定阈值进行比较，当所述绝对值小于预定阈值时判定所述光伏逆变器的交流侧短路。在本发明的一个实施例中，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的10%-30%。在本发明的一个优选实施例中，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的20%。本领域技术人员可以采用任何已知的电压检测电路检测电网侧相电压，或者本领域技术人员可以采用经验电网侧相电压。本领域技术人员还可以根据经验选择其他电压值作为预定阈值。
实施本发明的光伏逆变器的短路检测方法，仅仅只需要检测光伏逆变器直流侧对地电压，就可以判定交流侧是否短路，因此检测电路简单，成本较低。进一步地，由于检测的是光伏逆变器直流侧对地电压而非隔离变压器原边和副边火线对地电压，因此适用于带有或者不带有隔离变压器的光伏逆变器。
图2是根据本发明第二实施例的光伏逆变器的短路检测方法的流程图。在步骤S1中，检测光伏逆变器直流侧对地电压。本领域技术人员知悉，可以采用常规的电压检测装置或电路直接检测光伏逆变器的直流侧对地电压。在步骤S2中，采用周期滤波方式提取所述直流侧对地电压的直流量。在本发明的其他实施例中，还可以采用其他的方法，例如实时滤波等方式提取所述直流侧对地电压的直流量。在步骤S3中，采用所述直流侧对地电压的瞬时值减去所述直流量从而获得所述直流侧工频共模电压。在步骤S4中，获取所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压之差的绝对值。在步骤S5中，判定所述绝对值是否大于预定阈值，如果是执行步骤S6，否则该短路检测方法结束。在本发明的一个实施例中，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的10%-30%。在本发明的一个优选实施例中，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的20%。本领域技术人员可以采用任何已知的电压检测电路检测电网侧相电压，或者本领域技术人员可以采用经验电网侧相电压。本领域技术人员还可以根据经验选择其他电压值作为预定阈值。在步骤S6中，判定所述光伏逆变器的交流侧短路，输出交流输出短路标识告警并关闭所述的光伏逆变器。
下面结合图3对图1和2所示的光伏逆变器的短路检测方法的原理说明如下。如图3所示，在交流没有发生短路时，光伏逆变器直流侧工频共模电压UCMPV-和UCMPV+与光伏逆变器交流侧的三相电压Ua、Ub和Uc存在以下关系：
UCMPV-二UCMPV+二(Ua一Ub一Uc)=OV
(Ua一Ub一Uc)=OV
Ua一Uc二一Ub
而当交流发生短路时，即Ub接地之后，光伏逆变器直流侧工频共模电压UCMPV-和UCMPV+与光伏逆变器交流侧的三相电压Ua、Ub和Uc存在以下关系：
UCMPV-=UCMPV+=Ua+Uc=-Ub
由此可知，当光伏逆变器电路的交流侧发生短路时，反应到光伏逆变器电路的直流侧将是在原来的直流侧工频共模电压的基础上增加了Ub。因此，当检测直流侧工频共模电压的基础上大约增加了Ub，即在考虑误差的基础上，直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压之差的绝对值小于预定阈值时，即认为光伏逆变器电路的交流侧发生短路。
因此，实施本发明的光伏逆变器的短路检测方法，仅仅只需要检测光伏逆变器直流侧对地电压，就可以判定交流侧是否短路，因此检测电路简单，成本较低。进一步地，由于检测的是光伏逆变器直流侧对地电压而非隔离变压器原边和副边火线对地电压，因此适用于带有或者不带有隔离变压器的光伏逆变器。
图4是根据本发明第一实施例的光伏逆变器的短路检测装置的原理框图。如图4所示，本发明的光伏逆变器的短路检测装置包括检测模块100、计算模块200和判定模块300。其中，所述检测模块100用于检测光伏逆变器直流侧对地电压。本领域技术人员知悉，所述检测模块100可以是常规的电压检测装置或电路。所述计算模块200用于基于所述直流侧对地电压获取直流侧工频共模电压。所述计算模块200可以通过采用周期滤波方式提取所述直流侧对地电压的直流量，随后采用所述直流侧对地电压的瞬时值减去所述直流量从而获得所述直流侧工频共模电压。本领域技术人员知悉，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他方式或者装置，直接提取所述直流侧工频共模电压。所述判定模块300用于基于所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压判定所述光伏逆变器的交流侧是否短路。在本发明的一个实施例中，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的10%-30%。在本发明的一个优选实施例中，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的20%。本领域技术人员可以采用任何已知的电压检测电路检测电网侧相电压，或者本领域技术人员可以采用经验电网侧相电压。本领域技术人员还可以根据经验选择其他电压值作为预定阈值。
本领域技术人员知悉，检测模块100、计算模块200和判定模块300可以根据图1-2中示出的光伏逆变器的短路检测方法的各个实施例构建，其原理也可以参照图3中的描述。本领域技术人员基于本发明的教导，能够实现上述检测模块100、计算模块200和判定模块300的构建，在此就不再累述了。
实施本发明的光伏逆变器的短路检测装置，仅仅只需要检测光伏逆变器直流侧对地电压，就可以判定交流侧是否短路，因此检测电路简单，成本较低。进一步地，由于检测的是光伏逆变器直流侧对地电压而非隔离变压器原边和副边火线对地电压，因此适用于带有或者不带有隔离变压器的光伏逆变器。
图5是根据本发明第二实施例的光伏逆变器的短路检测装置的原理框图。如图5所示，本发明的光伏逆变器的短路检测装置包括检测模块100、计算模块200、判定模块300和短路保护模块400。其中计算模块200包括直流量提取单元210和减法单元220。判定模块300包括绝对值获取单元310和短路判定单元320。所述检测模块100用于检测光伏逆变器直流侧对地电压。所述直流量提取单元210用于采用周期滤波方式提取所述直流侧对地电压的直流量。所述减法单元220用于采用所述直流侧对地电压的瞬时值减去所述直流量从而获得所述直流侧工频共模电压。所述绝对值获取单元310用于获取所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压之差的绝对值。所述短路判定单元320用于当所述绝对值小于预定阈值时判定所述光伏逆变器的交流侧短路。在本发明的一个实施例中，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的10%-30%。在本发明的一个优选实施例中，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的20%。本领域技术人员可以采用任何已知的电压检测电路检测电网侧相电压，或者本领域技术人员可以采用经验电网侧相电压。本领域技术人员还可以根据经验选择其他电压值作为预定阈值。所述短路保护模块400用于在判定所述光伏逆变器的交流侧短路时，输出交流输出短路标识告警并关闭所述的光伏逆变器。
本领域技术人员知悉，检测模块100、直流量提取单元210、减法单元220、绝对值获取单元310、短路判定单元320和短路保护模块400可以根据图1-2中示出的光伏逆变器的短路检测方法的各个实施例构建，其原理也可以参照图3中的描述。本领域技术人员基于本发明的教导，能够实现上述检测模块100、计算模块200和判定模块300的构建，在此就不再累述了。
实施本发明的光伏逆变器的短路检测方法和装置，仅仅只需要检测光伏逆变器直流侧对地电压，就可以判定交流侧是否短路，因此检测电路简单，成本较低。进一步地，由于检测的是光伏逆变器直流侧对地电压而非隔离变压器原边和副边火线对地电压，因此适用于带有或者不带有隔离变压器的光伏逆变器。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
Claims (10)
1.一种光伏逆变器的短路检测方法，其特征在于，包括：
S1、检测光伏逆变器直流侧对地电压；
S2、基于所述直流侧对地电压获取直流侧工频共模电压；
S3、基于所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压判定所述光伏逆变器的交流侧是否短路。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器的短路检测方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：
S21、采用周期滤波方式提取所述直流侧对地电压的直流量；
S22、采用所述直流侧对地电压的瞬时值减去所述直流量从而获得所述直流侧工频共模电压。
3.根据权利要求1或2所述的光伏逆变器的短路检测方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：
S31、获取所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压之差的绝对值；
S32、当所述绝对值小于预定阈值时判定所述光伏逆变器的交流侧短路。
4.根据权利要求3所述的光伏逆变器的短路检测方法，其特征在于，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的10%-30%。
5.根据权利要求1所述的光伏逆变器的短路检测方法，其特征在于，进一步包括:
S4、当在步骤S3中判定所述光伏逆变器的交流侧短路时，输出交流输出短路标识告警并关闭所述的光伏逆变器。
6.一种光伏逆变器的短路检测装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测光伏逆变器直流侧对地电压；
计算模块，用于基于所述直流侧对地电压获取直流侧工频共模电压；
判定模块，用于基于所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压判定所述光伏逆变器的交流侧是否短路。
7.根据权利要求6所述的光伏逆变器的短路检测装置，其特征在于，所述计算模块进一步包括：
直流量提取单元，用于采用周期滤波方式提取所述直流侧对地电压的直流量；
减法单元，用于采用所述直流侧对地电压的瞬时值减去所述直流量从而获得所述直流侧工频共模电压。
8.根据权利要求6或7所述的光伏逆变器的短路检测装置，其特征在于，所述判定模块进一步包括：
绝对值获取单元，用于获取所述直流侧工频共模电压和所述光伏逆变器的电网侧相电压之差的绝对值；
短路判定单元，用于当所述绝对值小于预定阈值时判定所述光伏逆变器的交流侧短路。
9.根据权利要求8所述的光伏逆变器的短路检测装置，其特征在于，所述预定阈值为所述光伏逆变器的电网侧相电压的10%-30%。
10.根据权利要求6所述的光伏逆变器的短路检测装置，其特征在于，进一步包括:
短路保护模块，用于在判定所述光伏逆变器的交流侧短路时，输出交流输出短路标识告警并关闭所述的光伏逆变器。
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