CN106208129A - 并联直流电源的接入控制方法及其应用的装置 - Google Patents

并联直流电源的接入控制方法及其应用的装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种并联直流电源的接入控制方法及其应用的装置，控制单独对地绝缘阻抗不满足第一预设条件或者使总对地绝缘阻抗不能满足第二预设条件的直流电源与并网逆变器断开连接，并控制单独对地绝缘阻抗满足第一预设条件且使总对地绝缘阻抗满足第二预设条件的直流电源与并网逆变器相连、进行并网逆变；并不会同现有技术一样使并联至逆变器直流母线上的所有直流电源均停止输出，避免了逆变器发电量的损失。

Description

并联直流电源的接入控制方法及其应用的装置
技术领域
本发明涉及并网发电技术领域，尤其涉及并联直流电源的接入控制方法及其应用的装置。
背景技术
当前光伏并网发电领域内，一般由多路直流电源直接并联，然后接入到逆变器直流母线上，或者也可以通过DC-DC升压电路之后再并联到逆变器直流母线上。
当其中的某路直流电源对地绝缘阻抗过低时，逆变器通过绝缘阻抗检测电路检测到系统对地绝缘阻抗不满足安规要求，此时为了人身安全，逆变器将会停机并报警。
然而这样将会导致并联至逆变器直流母线上的所有直流电源均无法正常输出，进而导致逆变器发电量的损失。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了并联直流电源的接入控制方法及其应用的装置，以解决现有技术中因个别PV组串对地绝缘阻抗不满足要求而导致的逆变器发电量损失的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种并联直流电源的接入控制方法，包括：
S101、检测得到直流电源各自的单独对地绝缘阻抗；
S102、判断各个所述单独对地绝缘阻抗是否均满足第一预设条件；
若各个所述单独对地绝缘阻抗并不全满足所述第一预设条件，则执行步骤S103、控制所述单独对地绝缘阻抗不满足所述第一预设条件的所述直流电源断开与并网逆变器的连接；控制所述单独对地绝缘阻抗满足所述第一预设条件的所述直流电源与所述并网逆变器相连；
步骤S103之后，或者步骤S102得到若各个所述单独对地绝缘阻抗全满足所述第一预设条件，则执行步骤S104、检测得到当前并联的所述直流电源的总对地绝缘阻抗；
S105、判断所述总对地绝缘阻抗是否满足第二预设条件；
若所述总对地绝缘阻抗不满足所述第二预设条件，则执行步骤S106、控制当前并联的所述直流电源中所述单独对地绝缘阻抗最小的所述直流电源断开与所述并网逆变器的连接；
重复执行步骤S104、S105和S106，直至所述总对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件。
优选的，在步骤S101之前还包括：
S201、检测得到所述直流电源全部并联的全对地绝缘阻抗；
S202、判断所述全对地绝缘阻抗是否满足所述第二预设条件；
若所述全对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件，则执行步骤S203、控制所述并网逆变器并网运行；
若所述全对地绝缘阻抗不满足所述第二预设条件，才执行步骤S101。
优选的，所述第一预设条件和所述第二预设条件均为：大于(1K/V)Ω。
优选的，所述第一预设条件和所述第二预设条件均为：大于(VMAX PV/30mA)Ω；其中，VMAX PV为所述直流电源中最大的输出电压。
一种并联直流电源的接入控制装置，应用于并网逆变器，所述并网逆变器的直流侧通过2n个开关连接有n个并联的直流电源，所述并联直流电源的接入控制装置包括：控制单元和绝缘阻抗检测电路；n为大于1的正整数；其中：
n个所述开关：一端分别与n个所述直流电源的输出端正极一一对应相连，另一端均与所述绝缘阻抗检测电路的输入端正极及所述并网逆变器的输入端正极相连；
另外n个所述开关：一端分别与n个所述直流电源的输出端负极一一对应相连，另一端均与所述绝缘阻抗检测电路的输入端负极及所述并网逆变器的输入端负极相连；
所述绝缘阻抗检测电路用于检测得到n个所述直流电源各自的单独对地绝缘阻抗和当前并联的所述直流电源的总对地绝缘阻抗；
所述控制单元用于控制2n个所述开关的通断，判断各个所述单独对地绝缘阻抗是否均满足第一预设条件；若各个所述单独对地绝缘阻抗并不全满足所述第一预设条件，则控制与所述单独对地绝缘阻抗不满足所述第一预设条件的所述直流电源相连的所述开关断开；控制与所述单独对地绝缘阻抗满足所述第一预设条件的所述直流电源相连的所述开关闭合；并判断所述总对地绝缘阻抗是否满足第二预设条件；若所述总对地绝缘阻抗不满足所述第二预设条件，则控制与当前并联的所述直流电源中所述单独对地绝缘阻抗最小的所述直流电源相连的所述开关断开；重复判断当前并联的所述直流电源的总对地绝缘阻抗是否满足所述第二预设条件，若仍不满足所述第二预设条件，则控制与当前并联的所述直流电源中所述单独对地绝缘阻抗最小的所述直流电源相连的所述开关断开，直至所述总对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件。
优选的，所述绝缘阻抗检测电路还用于检测得到所述直流电源全部并联的全对地绝缘阻抗；
所述控制单元还用于判断所述全对地绝缘阻抗是否满足所述第二预设条件；若所述全对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件，则控制所述并网逆变器并网运行。
优选的，所述控制单元还用于控制开关断开时，输出相应的直流电源故障告警信号。
一种并网逆变器，所述并网逆变器的直流侧通过2n个开关连接n个并联的直流电源，其特征在于，所述并网逆变器具有权利要求5至7中任一项所述的并联直流电源的接入控制装置，或者，权利要求5至7中任一项所述的并联直流电源的接入控制装置设置在所述并网逆变器中。
一种并网发电系统，包括n个并联的直流电源、2n个开关、直流侧通过所述2n个开关连接所述n个并联的直流电源的并网逆变器以及权利要求5至7中任一项所述的并联直流电源的接入控制装置。
优选的，所述2n个开关和所述绝缘阻抗检测电路设置在汇流箱中，或者所述绝缘阻抗检测电路和所述控制单元设置在所述并网逆变器中。
本申请提供一种并联直流电源的接入控制方法，通过步骤S101至S103使得单独对地绝缘阻抗不满足第一预设条件的直流电源与并网逆变器断开连接；通过步骤S104至S106的循环执行，使得使总对地绝缘阻抗不能满足第二预设条件的直流电源与并网逆变器断开连接，并控制单独对地绝缘阻抗满足第一预设条件且使总对地绝缘阻抗满足第二预设条件的直流电源与并网逆变器相连、进行并网逆变；并不会同现有技术一样使并联至逆变器直流母线上的所有直流电源均停止输出，避免了逆变器发电量的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种并联直流电源的接入控制方法的流程图；
图2为本申请另一实施例提供的并联直流电源的接入控制方法的另一流程图；
图3为本申请另一实施例提供的并网发电系统的结构示意图；
图4为本申请另一实施例提供的并联直流电源的接入控制方法的另一流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种并联直流电源的接入控制方法，以解决现有技术中因个别PV组串对地绝缘阻抗不满足要求而导致的逆变器发电量损失的问题。
具体的，所述并联直流电源的接入控制方法，如图1所示，包括：
S101、检测得到直流电源各自的单独对地绝缘阻抗；
在并网逆变器并网运行前，为了避免直流电源负极接地的情况发生，需要进行相应的检测和判断。在具体的应用中，可以通过控制开关的通断，实现直流电源与并网逆变器的连接或断开。
S102、判断各个单独对地绝缘阻抗是否均满足第一预设条件；
所述单独对地绝缘阻抗可能会存在不满足第一预设条件的情况，则说明存在所述直流电源出现接地故障。
若各个所述单独对地绝缘阻抗并不全满足第一预设条件，则执行步骤S103、控制单独对地绝缘阻抗不满足第一预设条件的直流电源断开与并网逆变器的连接(在具体的应用中，还可以同时进行告警，通知相关人员进行检修)；控制单独对地绝缘阻抗满足第一预设条件的直流电源与并网逆变器相连。
保持单独对地绝缘阻抗满足第一预设条件的直流电源与并网逆变器相连，可以确保并网逆变器接收到直流电，具备并网运行的基本电源；当并网逆变器判断满足并网条件时，即可进行并网运行。
步骤S103之后，执行步骤S104、检测得到当前并联的直流电源的总对地绝缘阻抗；
或者，步骤S102之后得到：若各个单独对地绝缘阻抗均满足第一预设条件，则直接执行步骤S104。
然后执行步骤S105、判断所述总对地绝缘阻抗是否满足第二预设条件；
若所述总对地绝缘阻抗不满足所述第二预设条件，则执行步骤S106、控制当前并联的所述直流电源中所述单独对地绝缘阻抗最小的所述直流电源断开与所述并网逆变器的连接；
重复执行步骤S104、S105和S106，直至所述总对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件。
仅单独对地绝缘阻抗满足第一预设条件的直流电源与并网逆变器相连，再进行步骤S104，若再发生总对地绝缘阻抗不满足第二预设条件的情况，说明此时可能存在一些直流电源，其单独对地绝缘阻抗虽然满足第一预设条件，但是这些直流电源与并网逆变器的连接，使得并联后的总对地绝缘阻抗不满足安规要求，仍然需要重复执行步骤S104、S105和S106，直至所述总对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件。比如，在具体的应用中，当两个直流电源的开路电压都为1000V，检测到各自的单独对地绝缘阻抗分别为2M和1.5M，都高于安全阈值(比如IM)，满足安规要求。但当两个直流电源并联时，其总对地绝缘阻抗为2M和1.5M的并联值0.86M，而该值不满足安规要求。所以需要通过图2中步骤S104、S105和S106的重复执行，排除掉单独对地绝缘阻抗满足安规要求，但并联后造成整个系统总对地绝缘阻抗不满足安全要求的直流电源。
本实施例提供的所述并联直流电源的接入控制方法，通过上述过程，控制单独对地绝缘阻抗不满足第一预设条件或者使总对地绝缘阻抗不能满足第二预设条件的直流电源与并网逆变器断开连接，并控制单独对地绝缘阻抗满足第一预设条件且使总对地绝缘阻抗满足第二预设条件的直流电源与并网逆变器相连、进行并网逆变；并不会使并联至逆变器直流母线上的所有直流电源均停止输出，避免了逆变器发电量的损失。
值得说明的是，所述直流电源可以为光伏组串，也可以为风力发电机，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
本发明另一优选的实施例中，如图2所示，在步骤S101之前还包括：
S201、检测得到所述直流电源全部并联的全对地绝缘阻抗；
S202、判断所述全对地绝缘阻抗是否满足所述第二预设条件；
若所述全对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件，则执行步骤S203、控制所述并网逆变器并网运行；
若所述全对地绝缘阻抗不满足所述第二预设条件，才执行步骤S101。
在具体的实际应用中，为了防止每次并网运行前都要对各个直流电源进行不必要的检测，可以采用图2所示的并联直流电源的接入控制方法：
上述各个实施例中，优选的，所述第一预设条件和所述第二预设条件均为：大于1K/V或者(VMAX PV/30mA)Ω；其中，VMAX PV为所述直流电源中最大的输出电压。
所述第一预设条件和所述第二预设条件的具体设定可以根据实际应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
本发明另一实施例还提供了一种并联直流电源的接入控制装置，应用于并网逆变器101，并网逆变器101的直流侧通过2n个开关K连接有n个并联的直流电源，所述并联直流电源的接入控制装置如图3所示，包括：控制单元和绝缘阻抗检测电路102；n为大于1的正整数；其中：
n个开关K：一端分别与n个所述直流电源的输出端正极一一对应相连，另一端均与绝缘检测阻抗电路102的输入端正极及并网逆变器101的输入端正极相连；
另外n个开关K：一端分别与n个所述直流电源的输出端负极一一对应相连，另一端均与绝缘检测阻抗电路102的输入端负极及并网逆变器101的输入端负极相连。
工作原理为：
绝缘检测阻抗电路102用于检测得到n个所述直流电源各自的单独对地绝缘阻抗和当前并联的所述直流电源的总对地绝缘阻抗；
控制单元用于控制2n个开关K的通断，判断各个所述单独对地绝缘阻抗是否均满足第一预设条件；若各个所述单独对地绝缘阻抗并不全满足所述第一预设条件，则控制与所述单独对地绝缘阻抗不满足所述第一预设条件的所述直流电源相连的开关K断开；控制与所述单独对地绝缘阻抗满足所述第一预设条件的所述直流电源相连的开关K闭合；并判断所述总对地绝缘阻抗是否满足第二预设条件；若所述总对地绝缘阻抗不满足所述第二预设条件，则控制与当前并联的所述直流电源中所述单独对地绝缘阻抗最小的所述直流电源相连的开关K断开；重复判断当前并联的所述直流电源的总对地绝缘阻抗是否满足所述第二预设条件，若仍不满足所述第二预设条件，则控制与当前并联的所述直流电源中所述单独对地绝缘阻抗最小的所述直流电源相连的开关K断开，直至所述总对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件。
优选的，绝缘阻抗检测电路102还用于检测得到所述直流电源全部并联的全对地绝缘阻抗；
所述控制单元还用于判断所述全对地绝缘阻抗是否满足所述第二预设条件；若所述全对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件，则控制所述并网逆变器并网运行。
结合上述实施例所述的并联直流电源的接入控制方法，所述并联直流电源的接入控制装置具体的工作过程参见图4：
S401、控制单元控制2n个开关均闭合；
S402、绝缘阻抗检测电路检测得到n个直流电源并联的全对地绝缘阻抗；
S403、控制单元判断所述全对地绝缘阻抗是否大于1K/V；
若所述全对地绝缘阻抗大于1K/V，则执行步骤S711；
若所述全对地绝缘阻抗小于1K/V，则执行步骤S404、控制单元控制2n个开关依次单独闭合；
S405、绝缘阻抗检测电路检测得到n个直流电源各自的单独对地绝缘阻抗；
S406、控制单元判断n个直流电源各自的单独对地绝缘阻抗是否均大于1K/V；
若n个直流电源各自的单独对地绝缘阻抗并不全大于1K/V，则执行步骤S407、控制单元控制与单独对地绝缘阻抗小于1K/V的直流电源相连的开关断开，控制剩余开关闭合；
然后执行步骤S408、绝缘阻抗检测电路检测得到当前直流电源并联的总对地绝缘阻抗；
若n个直流电源各自的单独对地绝缘阻抗均大于1K/V，则直接执行步骤S408；
S409、控制单元判断所述总对地绝缘阻抗是否大于1K/V；
若所述总对地绝缘阻抗小于1K/V，则执行步骤S410、控制单元控制与单独对地绝缘阻抗最小的直流电源相连的开关断开；
重新执行步骤S408和步骤S409，直至所述总对地绝缘阻抗大于1K/V，则执行步骤S411、控制单元控制并网逆变器并网运行。
优选的，所述控制单元还用于控制开关K断开时，输出相应的直流电源故障告警信号。
该直流电源故障告警信号可以通知相关人员对相应的故障直流电源进行检修，利于增加所述并网逆变器的发电量。
本发明另一实施例还提供了一种并网逆变器，如图3所示，并网逆变器101的直流侧通过2n个开关K连接n个并联的直流电源，并网逆变器101具有上述实施例中所述的并联直流电源的接入控制装置，或者，上述实施例中所述的并联直流电源的接入控制装置设置在并网逆变器101中。
在具体的实际应用中，并网逆变器101中还应当包括滤波单元和用于进行最大功率点跟踪控制的控制模块；此处不再一一赘述。
具体的连接关系与工作原理与上述实施例相同，此处也不再一一赘述。
本发明另一实施例还提供了一种并网发电系统，如图3所示，包括n个并联的直流电源、2n个开关K、直流侧通过2n个开关K连接所述n个并联的直流电源的并网逆变器101以及上述实施例中所述的并联直流电源的接入控制装置。
优选的，2n个开关K与绝缘检测阻抗电路102设置在汇流箱中，或者绝缘阻抗检测电路102和所述控制单元设置在并网逆变器101中。
在具体的应用中，并网逆变器101、所述控制单元与绝缘检测阻抗电路102可以集成在并网逆变器101中。此时对于各种数据的判断比较和各个开关K的控制均可以由并网逆变器101执行。
或者，2n个开关K与绝缘检测阻抗电路102也可以集成在汇流箱中。此时所述控制单元将为一个单独的控制器，执行上述功能。
当然并网逆变器101的个数并不做具体限定，所述并网发电系统可以包括多个级联的并网逆变器101，每个并网逆变器101的输入端均为多个直流电源并联的形式。
本发明中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种并联直流电源的接入控制方法，其特征在于，包括：
S101、检测得到直流电源各自的单独对地绝缘阻抗；
S102、判断各个所述单独对地绝缘阻抗是否均满足第一预设条件；
若各个所述单独对地绝缘阻抗并不全满足所述第一预设条件，则执行步骤S103、控制所述单独对地绝缘阻抗不满足所述第一预设条件的所述直流电源断开与并网逆变器的连接；控制所述单独对地绝缘阻抗满足所述第一预设条件的所述直流电源与所述并网逆变器相连；
步骤S103之后，或者步骤S102得到若各个所述单独对地绝缘阻抗全满足所述第一预设条件，则执行步骤S104、检测得到当前并联的所述直流电源的总对地绝缘阻抗；
S105、判断所述总对地绝缘阻抗是否满足第二预设条件；
若所述总对地绝缘阻抗不满足所述第二预设条件，则执行步骤S106、控制当前并联的所述直流电源中所述单独对地绝缘阻抗最小的所述直流电源断开与所述并网逆变器的连接；
重复执行步骤S104、S105和S106，直至所述总对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件。
2.根据权利要求1所述的并联直流电源的接入控制方法，其特征在于，在步骤S101之前还包括：
S201、检测得到所述直流电源全部并联的全对地绝缘阻抗；
S202、判断所述全对地绝缘阻抗是否满足所述第二预设条件；
若所述全对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件，则执行步骤S203、控制所述并网逆变器并网运行；
若所述全对地绝缘阻抗不满足所述第二预设条件，才执行步骤S101。
3.根据权利要求1或2所述的并联直流电源的接入控制方法，其特征在于，所述第一预设条件和所述第二预设条件均为：大于(1K/V)Ω。
4.根据权利要求1或2所述的并联直流电源的接入控制方法，其特征在于，所述第一预设条件和所述第二预设条件均为：大于(VMAX PV/30mA)Ω；其中，VMAX PV为所述直流电源中最大的输出电压。
5.一种并联直流电源的接入控制装置，应用于并网逆变器，其特征在于，所述并网逆变器的直流侧通过2n个开关连接有n个并联的直流电源，所述并联直流电源的接入控制装置包括：控制单元和绝缘阻抗检测电路；n为大于1的正整数；其中：
n个所述开关：一端分别与n个所述直流电源的输出端正极一一对应相连，另一端均与所述绝缘阻抗检测电路的输入端正极及所述并网逆变器的输入端正极相连；
另外n个所述开关：一端分别与n个所述直流电源的输出端负极一一对应相连，另一端均与所述绝缘阻抗检测电路的输入端负极及所述并网逆变器的输入端负极相连；
所述绝缘阻抗检测电路用于检测得到n个所述直流电源各自的单独对地绝缘阻抗和当前并联的所述直流电源的总对地绝缘阻抗；
所述控制单元用于控制2n个所述开关的通断，判断各个所述单独对地绝缘阻抗是否均满足第一预设条件；若各个所述单独对地绝缘阻抗并不全满足所述第一预设条件，则控制与所述单独对地绝缘阻抗不满足所述第一预设条件的所述直流电源相连的所述开关断开；控制与所述单独对地绝缘阻抗满足所述第一预设条件的所述直流电源相连的所述开关闭合；并判断所述总对地绝缘阻抗是否满足第二预设条件；若所述总对地绝缘阻抗不满足所述第二预设条件，则控制与当前并联的所述直流电源中所述单独对地绝缘阻抗最小的所述直流电源相连的所述开关断开；重复判断当前并联的所述直流电源的总对地绝缘阻抗是否满足所述第二预设条件，若仍不满足所述第二预设条件，则控制与当前并联的所述直流电源中所述单独对地绝缘阻抗最小的所述直流电源相连的所述开关断开，直至所述总对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件。
6.根据权利要求5所述的并联直流电源的接入控制装置，其特征在于，所述绝缘阻抗检测电路还用于检测得到所述直流电源全部并联的全对地绝缘阻抗；
所述控制单元还用于判断所述全对地绝缘阻抗是否满足所述第二预设条件；若所述全对地绝缘阻抗满足所述第二预设条件，则控制所述并网逆变器并网运行。
7.根据权利要求5所述的并联直流电源的接入控制装置，其特征在于，所述控制单元还用于控制开关断开时，输出相应的直流电源故障告警信号。
8.一种并网逆变器，其特征在于，所述并网逆变器的直流侧通过2n个开关连接n个并联的直流电源，所述并网逆变器具有权利要求5至7中任一项所述的并联直流电源的接入控制装置，或者，权利要求5至7中任一项所述的并联直流电源的接入控制装置设置在所述并网逆变器中。
9.一种并网发电系统，其特征在于，包括n个并联的直流电源、2n个开关、直流侧通过所述2n个开关连接所述n个并联的直流电源的并网逆变器以及权利要求5至7中任一项所述的并联直流电源的接入控制装置。
10.根据权利要求9所述的并网发电系统，其特征在于，所述2n个开关和所述绝缘阻抗检测电路设置在汇流箱中，或者所述绝缘阻抗检测电路和所述控制单元设置在所述并网逆变器中。
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