CN105529945A - 单相光伏逆变器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种单相光伏逆变器及其控制方法，其中，使用小型绝缘变压器和普通的电流互感器替代仅用于测量漏电流的昂贵的电流互感器来测量漏电流。将从单相光伏模块供应的DC电力转换成AC电力的单相光伏逆变器包括：输入端，其包括连接到所述单相光伏模块的正极的第一输入端和连接到所述单相光伏模块的负极的第二输入端；逆变器单元，其被配置为将通过输入端供应的DC电力转换成AC电力，并将转换后的AC电力供应给电网；以及漏电流测量单元，其与所述逆变器单元并联连接并被配置为测量通过输入端输送的漏电流。

Description

单相光伏逆变器
技术领域
本发明涉及一种单相光伏逆变器及其控制方法，且更具体地，涉及如下一种单相光伏逆变器及其控制方法：其中，使用小型绝缘变压器和普通电流互感器替代仅用于测量漏电流的昂贵的专用电流互感器来测量漏电流。
背景技术
通常，单相光伏逆变器(或并网逆变器)是一种将从光伏模块所供应的直流(下文中简称为“DC”)能量转换成交流(下文中简称为“AC”)能量并将转换后的AC电流提供给单相交流电网(或电负载)的设备。
这样的光伏模块具有与光伏逆变器相连的正(+)极和负(-)极。当光伏模块的正极电缆和负极电缆存在损坏、接线错误或缺陷时，会发生电介质击穿和漏电。
过量的漏电流会导致单相光伏逆变器被烧坏，且当工人抓握正极电缆和负极电缆时也会伤害工人的身体。
另外，由于仅用于测量这种漏电流的电流互感器是出于专用目的而不是通用目的生产的，因此这种电流互感器非常昂贵，从而增加了发电系统的整体生产成本。
此外，测量这种漏电流的方法具有非绝缘类型。因此，当在光伏模块侧发生诸如接地故障或电力不足的异常故障时，故障电流或故障电压可能会被施加到在单相光伏逆变器输入侧的漏电流测量单元，从而烧坏执行精确测量的昂贵的电流互感器。
*参考现有技术文献：韩国授权专利10-1223026
发明内容
因此，本公开的目的是提供一种单相光伏逆变器及其控制方法，其中，当测量在单相光伏逆变器的输入端处的漏电流时，使用普通电流互感器替代昂贵的漏电流专用电流互感器或特殊用途的电流互感器来测量漏电流。
本公开的另一目的是提供一种单相光伏逆变器及其控制方法，其中，应用小型绝缘变压器以便当在光伏模块侧发生诸如接地故障或电力不足的异常故障时安全保护设备。
为了实现这些和其他优点并根据本公开的目的，正如在此具体实施和广泛描述的，提供一种根据本发明的单相光伏逆变器，其将从单相光伏模块供应的直流电力转换成交流电力，所述单相光伏逆变器包括：
输入端，其包括连接到单相光伏模块的正极的第一输入端和连接到单相光伏模块的负极的第二输入端；
逆变器单元，其被配置为将通过输入端供应的直流电力转换成交流电力，并将转换后的交流电力供应给电网；以及
漏电流测量单元，其与所述逆变器单元并联连接并被配置为测量通过输入端输送的漏电流。
根据本发明一个优选的方案，所述漏电流测量单元包括：
第一绝缘变压器，其具有与第一输入端连接的一端，并被配置为放大流向地的漏电流；
第一电流互感器，其具有与第一绝缘变压器的另一端连接的一端，并被配置为测量由所述第一绝缘变压器放大的漏电流；
第二绝缘变压器，其具有与第二输入端连接的一端，并被配置为放大流向地的漏电流；
第二电流互感器，其具有与第二绝缘变压器的另一端连接的一端和与地连接的另一端，并被配置为测量由所述第二绝缘变压器放大的漏电流；
第一感测线，其被配置为将由所述第一电流互感器测得的漏电流传送给控制器；以及
第二感测线，其被配置为将由所述第二电流互感器测得的漏电流传送给所述控制器。
根据本发明另一优选的方案，所述第一绝缘变压器或第二绝缘变压器是具有几伏安的小容量的绝缘变压器，并通过卷绕预定数量的N匝线圈制成，这里N为自然数。
根据本发明又一优选的方案，根据本发明的单相光伏逆变器进一步包括电抗器、升压开关、二极管和电容器，其中，所述电抗器具有与第一输入端和漏电流测量单元的一端连接的一端，和与升压开关和二极管连接的另一端，
所述升压开关具有与所述电抗器的另一端和二极管的一端连接的一端，和与第二输入端、漏电流测量单元的另一端、电容器的另一端以及逆变器单元的另一端连接的另一端，
所述二极管具有与电抗器的另一端和升压开关的一端连接的一端，和与电容器的一端以及逆变器单元的一端连接的另一端，并且
所述电容器具有与二极管的另一端和逆变器单元的一端连接的一端，和与第二输入端、漏电流测量单元的另一端、升压开关的另一端以及逆变器单元的另一端连接的另一端。
从下文给出的本公开中，本申请的进一步适用范围将变得更加显而易见。然而，应当理解的是，由于在本发明的精神和范围内的各种变化和修改通过本公开对本领域的技术人员来说将变得显而易见，所以仅仅通过说明的方式给出本公开和具体示例，而本公开和具体示例表示本发明的优选实施例。
附图说明
所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，其包含在本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了示例性实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在图中：
图1是示出根据本发明实施例的单相光伏逆变器的结构的框图；
图2是示出根据本发明实施例的漏电流测量单元的结构的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述，且相同或相似的元件被指定有相同的附图标记而与附图中的数字无关，并将省略对其的重复说明。
图1是示出根据本发明实施例的单相光伏逆变器10的结构的框图。
如图1所示，单相光伏逆变器10包括输入端100、逆变器单元200、漏电流测量单元300、电抗器400、升压开关500、二极管600以及电容器700。单相光伏逆变器10的所有这些元件并不都是必不可少的。因此，单相光伏逆变器10可配备有比图1中所示的那些元件更多或更少的元件。
如图1所示，输入端100包括与单相光伏模块(未示出)的正(+)极连接的第一输入端110和与单相光伏模块的负(-)极连接的第二输入端120。
此外，输入端100可以包括多个输入端。
此外，输入端100中所包括的多个输入端分别被串联连接到多个光伏模块。
逆变器单元200将从单相光伏模块通过输入端100提供的(或供应的/输送的)DC电力(或DC电压/DC电流)转换成AC电力(或AC电压/AC电流)。
此外，逆变器单元200将转换后的AC电力提供(或供给)至电网(或负载)(未示出)。
如图2所示，漏电流测量单元300包括第一绝缘变压器311、第二绝缘变压器312、第一电流互感器321、第二电流互感器322、第一感测线331以及第二感测线332。图2中所示的漏电流测量单元300的所有这些元件并不都是必不可少的。因此，漏电流测量单元300可利用比图2中所示的那些元件更多或更少的元件来实现。
这里，漏电流测量单元300与逆变器单元200并联连接。
此外，漏电流测量单元300的一端与第一输入端110连接，漏电流测量单元300的另一端与第二输入端120连接。
第一绝缘变压器311具有与第一输入端110连接的一端和与第一电流互感器321连接的另一端。
此外，第一绝缘变压器311是具有几伏安(VA)的小容量的绝缘变压器，并通过卷绕预定数量的N匝线圈制成(N是自然数)。
此外，第一绝缘变压器311将流向地340的(例如，几到几十毫安(mA)的)漏电流放大N倍。
以这种方式，第一绝缘变压器311隔离小的漏电流，因此可被制成具有几VA的小容量。
此外，第一绝缘变压器311将放大N倍的漏电流提供给第一电流互感器321。
第一电流互感器321测量由第一绝缘变压器311放大N倍的漏电流。这里，第一电流互感器321可为普通的电流互感器(换言之，为通用的电流互感器)，而不是漏电流专用电流互感器或特殊用途的电流互感器。
此外，第一电流互感器321具有与第一绝缘变压器311连接的一端，和与地340连接的另一端。
第一电流互感器321通过第一感测线331将测得的漏电流传送至控制器(未给出附图标记)。
这里，所述控制器可以被配置为将测得的漏电流与预定的基准电流进行比较。当测得的漏电流的值等于或大于预定的基准电流的值时，控制器被配置为判定发生了漏电并输出跳闸控制信号给断路器(未示出)。
第二绝缘变压器312具有与第二输入端120连接的一端，和与第二电流互感器322连接的另一端。
此外，第二绝缘变压器312是具有几伏安(VA)的小容量的绝缘变压器，并通过卷绕预定数量的N匝线圈制成(N是自然数)。
此外，第二绝缘变压器312将流向地340的(例如，几到几十毫安(mA)的)漏电流放大N倍。
以这种方式，第二绝缘变压器312隔离小的漏电流，因此可被制造为具有几VA的小容量。
此外，第二绝缘变压器312将放大N倍的漏电流提供给第二电流互感器322。
第二电流互感器322测量由第二绝缘变压器312放大N倍的漏电流。这里，第二电流互感器322可为普通的电流互感器，而不是漏电流专用电流互感器或特殊用途的电流互感器。
此外，第二电流互感器322具有与第二绝缘变压器312连接的一端，和与地340连接的另一端。
第二电流互感器322通过第二感测线332将测得的漏电流传送至控制器。
以这种方式，第一绝缘变压器311和第二绝缘变压器312通过卷绕预定数量的N匝线圈制成(或形成/配置)，从而将小的漏电流(例如，几到几十毫安(mA))放大N倍，从而使得尽管第一电流互感器321和第二电流互感器322仅是普通的通用电流互感器，也能够测量漏电流。
此外，所述测量是在第一绝缘变压器311和第二绝缘变压器312上以电绝缘结构执行的，在该电绝缘结构中，第一绕组和第二绕组彼此分离以便相互绝缘，从而防止单相光伏逆变器10的漏电流测量单元300因在光伏模块中发生的诸如接地故障或电力不足的异常故障所引起的电流或电压而烧坏。
电抗器400具有与第一输入端110和漏电流测量单元300的一端连接的一端，和与升压开关500和二极管600连接的另一端。
此外，电抗器400与输入端100(或第一输入端110)串联连接。
升压开关500具有与电抗器400的另一端和二极管600的一端连接的一端，和与第二输入端120、漏电流测量单元300的另一端、电容器700的另一端以及逆变器单元200的另一端连接的另一端。
此外，升压开关500与逆变器单元200和漏电流测量单元300并联连接。
二极管600具有与电抗器400的另一端和升压开关500的一端连接的一端，和与电容器700的一端和逆变器单元200的一端连接的另一端。
此外，二极管600与电抗器400串联连接并与升压开关500并联连接。
电容器700具有与二极管600的另一端和逆变器单元200的一端连接的一端，和与第二输入端120、漏电流测量单元300的另一端、升压开关500的另一端以及逆变器单元200的另一端连接的另一端。
此外，电容器700与升压开关500并联连接。
此外，升压开关500、二极管600和电容器700形成一个升压电路部分。
升压单元将由漏电流测量单元300测得的电压进行升压(换言之，将电压变换为更高的电压)。
在本发明的实施例中，已经作为示例描述了单相光伏逆变器。然而，本发明的实施例并不限于此，且可被应用于多相光伏逆变器。
根据本发明的实施例，如上所述，能够通过使用普通的电流互感器代替昂贵的漏电流专用电流互感器或特殊用途的电流互感器来测量在单相光伏逆变器的输入端的漏电流，从而降低光伏系统的生产成本。
此外，根据本发明的实施例，如上所述，还能够通过应用小型绝缘变压器在异常故障发生时保护漏电流测量单元，以便当在光伏模块侧发生诸如接地故障或电力不足的异常故障时，安全地保护设备(光伏系统)。
由于可以在不偏离其特点的情况下以多种形式来实施本特征，还应当理解的是，除非另外指出，否则上述实施例不受前述说明书的任一细节所限制，而是应当在如所附权利要求限定的范围内被宽泛地解释，因此落在权利要求的边界和界限或者这些边界和界限的等同布局内的全部改变和改进因而旨在被所附的权利要求所包含。

Claims (4)

1.一种单相光伏逆变器，其将从单相光伏模块供应的直流电力转换成交流电力，其特征在于，所述单相光伏逆变器包括：
输入端，其包括连接到所述单相光伏模块的正极的第一输入端和连接到所述单相光伏模块的负极的第二输入端；
逆变器单元，其被配置为将通过所述输入端供应的直流电力转换成交流电力，并将转换后的交流电力供应给电网；以及
漏电流测量单元，其与所述逆变器单元并联连接并被配置为测量通过所述输入端输送的漏电流。
2.如权利要求1所述的单相光伏逆变器，其中，所述漏电流测量单元包括：
第一绝缘变压器，其具有与所述第一输入端连接的一端，并被配置为放大流向地的漏电流；
第一电流互感器，其具有与所述第一绝缘变压器的另一端连接的一端并具有与地连接的另一端，并被配置为测量由所述第一绝缘变压器放大的漏电流；
第二绝缘变压器，其具有与所述第二输入端连接的一端，并被配置为放大流向地的漏电流；
第二电流互感器，其具有与所述第二绝缘变压器的另一端连接的一端和与地连接的另一端，并被配置为测量由所述第二绝缘变压器放大的漏电流；
第一感测线，其被配置为将由所述第一电流互感器测得的漏电流传送给控制器；以及
第二感测线，其被配置为将由所述第二电流互感器测得的漏电流传送给所述控制器。
3.如权利要求2所述的单相光伏逆变器，其中，所述第一绝缘变压器或所述第二绝缘变压器是具有几伏安的小容量的绝缘变压器，并通过卷绕预定数量的N匝线圈制成，这里N为自然数。
4.如权利要求1所述的单相光伏逆变器，进一步包括电抗器、升压开关、二极管和电容器，
其中，
所述电抗器具有与所述第一输入端和所述漏电流测量单元的一端连接的一端，和与所述升压开关和所述二极管连接的另一端，
所述升压开关具有与所述电抗器的另一端和所述二极管的一端连接的一端，和与所述第二输入端、所述漏电流测量单元的另一端、所述电容器的另一端以及所述逆变器单元的另一端连接的另一端，
所述二极管具有与所述电抗器的另一端和所述升压开关的一端连接的一端，和与所述电容器的一端以及所述逆变器单元的一端连接的另一端，并且
所述电容器具有与所述二极管的另一端和所述逆变器单元的一端连接的一端，和与所述第二输入端、所述漏电流测量单元的另一端、所述升压开关的另一端以及所述逆变器单元的另一端连接的另一端。
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