CN111342432B - 光伏逆变器主电路 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种光伏逆变器主电路，包括控制器，依次连接的光伏阵列、升压电路、直流母线电容电路、均压电路以及逆变电路；控制器，被配置为在正直流母线电压超过第一预设阈值的情况下、或者负直流母线电压超过第二预设阈值的情况下、或者直流母线电压超过第三预设阈值的情况下，控制第一开关和第二开关断开。本申请在正直流母线电压超过第一预设阈值的情况下、或者负直流母线电压超过第二预设阈值的情况下、或者直流母线电压超过第三预设阈值的情况下，通过控制第一开关和第二开关断开，避免均压电路失效或直流母线电压不平衡时无法有效保护串联使用的电容，电路简单且成本较低。

Description

光伏逆变器主电路
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种光伏逆变器主电路。
背景技术
在光伏逆变器主电路中，正直流母线BUS+和负直流母线BUS-之间需要电容储能。由于直流电压较高，通常会利用多个电容串联使用来提高其耐压等级。在电容串联使用时，由于自身参数的差异性，势必会产生电压不均衡问题，程度较轻时会减少电容使用寿命，程度严重时会致使电容过压而爆裂。
针对该问题，一般是通过均压电路来均压。当均压电路失效或者直流母线电压不平衡时，现有技术都是关断逆变器中功率器件的驱动，实现对功率器件自身的保护。由于逆变器的直流侧没有可自动断开的开关，不均压的情况将持续作用在串联使用的电容的两端。当电压超过电容可承受范围时，会导致电容爆裂损坏。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种光伏逆变器主电路，以解决在光伏逆变器中，由于均压电路失效或直流母线电压不平衡，导致串联使用的电容爆裂损坏的问题。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供一种光伏逆变器主电路，包括控制器，依次连接的光伏阵列、升压电路、直流母线电容电路、均压电路以及逆变电路；
所述均压电路的第一端与正直流母线连接，第二端与负直流母线连接，第三端与所述直流母线电容电路连接；
所述直流母线电容电路包括第一开关、第一电容、第二电容以及第二开关；所述第一开关与所述第一电容串联连接形成第一支路，所述第二开关与所述第二电容串联连接形成第二支路；所述第一支路的一端与正直流母线连接，所述第一支路的另一端与所述第二支路的一端以及所述均压电路的第三端连接；所述第二支路的另一端与负直流母线连接；
所述控制器，被配置为在正直流母线电压超过第一预设阈值的情况下、或者负直流母线电压超过第二预设阈值的情况下、或者直流母线电压超过第三预设阈值的情况下，控制所述第一开关和所述第二开关断开。
在一种实施方式中，所述控制器，还被配置为在所述光伏阵列的输出电压超过第四预设阈值的情况下，控制所述第一开关和所述第二开关导通。
在一种实施方式中，所述直流母线电容电路还包括第一启动电路和第二启动电路；
所述第一启动电路与所述第一支路并联连接，所述第二启动电路与所述第二支路并联连接；
所述控制器，还被配置为先控制所述第一启动电路和所述第二启动电路导通；然后控制所述第一开关和所述第二开关导通；接着控制所述第一启动电路和所述第二启动电路断开。
在一种实施方式中，所述第一启动电路包括串联连接的第三开关和第一电阻；所述第二启动电路包括串联连接的第四开关和第二电阻。
在一种实施方式中，所述第一开关和所述第二开关均包括绝缘栅双极型晶体管、集成门极换流晶闸管、继电器中的至少一种。
在一种实施方式中，所述均压电路包括第一均压电路和第二均压电路；
所述第一均压电路的一端与正直流母线连接，所述第一均压电路的另一端与所述第二均压电路的一端和所述第一支路的另一端连接；所述第二均压电路的另一端与负直流母线连接。
在一种实施方式中，所述第一均压电路包括第三电阻或者第一辅助电源电路；所述第二均压电路包括第四电阻或者第二辅助电源电路。
在一种实施方式中，所述升压电路包括电感、二极管以及功率开关管；
所述电感的一端与所述光伏阵列的正极输出端连接，所述电感的另一端与所述功率开关管的输入端以及所述二极管的阳极连接；所述功率开关管的输出端与所述光伏阵列的负极输出端连接，所述功率开关管的控制端与所述控制器连接。
在一种实施方式中，所述逆变电路为全桥逆变电路。
本申请实施例的光伏逆变器主电路，在正直流母线电压超过第一预设阈值的情况下、或者负直流母线电压超过第二预设阈值的情况下、或者直流母线电压超过第三预设阈值的情况下，通过控制第一开关和第二开关断开，避免均压电路失效或直流母线电压不平衡时无法有效保护串联使用的电容，电路简单且成本较低。
附图说明
图1为本申请实施例的光伏逆变器主电路示意图；
图2为本申请实施例的光伏逆变器主电路中直流母线电容电路和均压电路的示意图；
图3为本申请实施例的光伏逆变器主电路中直流母线电容电路和均压电路的另一示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本申请实施例提供一种光伏逆变器主电路，包括控制器(附图未示出)，依次连接的光伏阵列11、升压电路12、直流母线电容电路13、均压电路14以及逆变电路15；
所述均压电路14的第一端与正直流母线BUS+连接，第二端与负直流母线BUS-连接，第三端与所述直流母线电容电路13连接；
所述直流母线电容电路13包括第一开关K1、第一电容C1、第二电容C2以及第二开关K2；所述第一开关K1与所述第一电容C1串联连接形成第一支路，所述第二开关K2与所述第二电容C2串联连接形成第二支路；所述第一支路的一端与正直流母线BUS+连接，所述第一支路的另一端与所述第二支路的一端以及所述均压电路14的第三端连接；所述第二支路的另一端与负直流母线BUS-连接；
所述控制器，被配置为在正直流母线BUS+电压超过第一预设阈值的情况下、或者负直流母线BUS-电压超过第二预设阈值的情况下、或者直流母线电压(BUS+与BUS-之间电压)超过第三预设阈值的情况下，控制所述第一开关K1和所述第二开关K2断开。
在本实施例中，通过控制所述第一开关K1和所述第二开关K2断开，可达到快速保护第一电容C1和第二电容C2的目的。
在本实施例中，所述第一开关K1和所述第二开关K2均包括绝缘栅双极型晶体管、集成门极换流晶闸管、继电器中的至少一种。
在本实施例中，所述升压电路12包括电感L1、二极管D1以及功率开关管Q5；
所述电感L1的一端与所述光伏阵列11的正极输出端PV+连接，所述电感L1的另一端与所述功率开关管Q5的输入端以及所述二极管D1的阳极连接；所述功率开关管Q5的输出端与所述光伏阵列的负极输出端PV-连接，所述功率开关管Q5的控制端与所述控制器连接。
在本实施例中，所述逆变电路为全桥逆变电路。具体地，全桥逆变电路包括功率开关管Q1-Q4。
在一种实施方式中，所述控制器，还被配置为在所述光伏阵列11的输出电压超过第四预设阈值的情况下，控制所述第一开关K1和所述第二开关K2导通。
在该实施方式中，当检测到所述光伏阵列11的电压升高时，控制所述第一开关K1和所述第二开关K2导通，PV组件自身为电流源，没有电流冲击的问题，第一电容C1和第二电容C2启动时不会导致所述第一开关K1和所述第二开关K2的损坏。
请参考图2所示，在一种实施方式中，所述直流母线电容电路13还包括第一启动电路和第二启动电路；
所述第一启动电路与所述第一支路并联连接，所述第二启动电路与所述第二支路并联连接；
所述控制器，还被配置为先控制所述第一启动电路和所述第二启动电路导通；然后控制所述第一开关K1和所述第二开关K2导通；接着控制所述第一启动电路和所述第二启动电路断开。
在该实施方式中，所述第一启动电路包括串联连接的第三开关K3和第一电阻R1；所述第二启动电路包括串联连接的第四开关K4和第二电阻R2。
在一种实施方式中，所述均压电路14包括第一均压电路和第二均压电路；
所述第一均压电路的一端与正直流母线连接，所述第一均压电路的另一端与所述第二均压电路的一端和所述第一支路的另一端连接；所述第二均压电路的另一端与负直流母线连接。
请参考图3所示，在该实施方式中，所述第一均压电路为第三电阻R3；所述第二均压电路为第四电阻R4。在其他实施方式中，所述第一均压电路和所述第二均压电路可以为辅助电源电路，该辅助电源电路等效为一个电阻。
为了更好地阐述本实施例，以下结合图2对光伏逆变器主电路的控制过程进行说明：
当光伏阵列11的电压升高时，先控制第三开关K3和第四开关K4导通，让第一电容C1和第二电容C2启动；启动完成后控制第一开关K1和第二开关K2导通，并控制第三开关K3和第四开关K4断开，以使光伏逆变器开始工作。
在光伏逆变器的工作过程中，若正直流母线BUS+电压超过第一预设阈值、或者负直流母线BUS-电压超过第二预设阈值、或者直流母线电压(BUS+与BUS-之间电压)超过第三预设阈值，则控制第一开关K1和第二开关K2断开，达到快速保护第一电容C1和第二电容C2的目的。
本申请实施例的光伏逆变器主电路，在正直流母线电压超过第一预设阈值的情况下、或者负直流母线电压超过第二预设阈值的情况下、或者直流母线电压超过第三预设阈值的情况下，通过控制第一开关和第二开关断开，避免均压电路失效或直流母线电压不平衡时无法有效保护串联使用的电容，电路简单且成本较低。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (9)

1.一种光伏逆变器主电路，其特征在于，包括控制器，依次连接的光伏阵列、升压电路、直流母线电容电路、均压电路以及逆变电路；
所述均压电路的第一端与正直流母线连接，第二端与负直流母线连接，第三端与所述直流母线电容电路连接；
所述直流母线电容电路包括第一开关、第一电容、第二电容以及第二开关；所述第一开关与所述第一电容串联连接形成第一支路，所述第二开关与所述第二电容串联连接形成第二支路；所述第一支路的一端与正直流母线连接，所述第一支路的另一端与所述第二支路的一端以及所述均压电路的第三端连接；所述第二支路的另一端与负直流母线连接；
所述控制器，被配置为在正直流母线电压超过第一预设阈值的情况下或者负直流母线电压超过第二预设阈值的情况下或者直流母线电压超过第三预设阈值的情况下，控制所述第一开关和所述第二开关断开。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器主电路，其特征在于，所述控制器，还被配置为在所述光伏阵列的输出电压超过第四预设阈值的情况下，控制所述第一开关和所述第二开关导通。
3.根据权利要求1所述的光伏逆变器主电路，其特征在于，所述直流母线电容电路还包括第一启动电路和第二启动电路；
所述第一启动电路与所述第一支路并联连接，所述第二启动电路与所述第二支路并联连接；
所述控制器，还被配置为先控制所述第一启动电路和所述第二启动电路导通；然后控制所述第一开关和所述第二开关导通；接着控制所述第一启动电路和所述第二启动电路断开。
4.根据权利要求3所述的光伏逆变器主电路，其特征在于，所述第一启动电路包括串联连接的第三开关和第一电阻；所述第二启动电路包括串联连接的第四开关和第二电阻。
5.根据权利要求1-4任一所述的光伏逆变器主电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关均包括绝缘栅双极型晶体管、集成门极换流晶闸管、继电器中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的光伏逆变器主电路，其特征在于，所述均压电路包括第一均压电路和第二均压电路；
所述第一均压电路的一端与正直流母线连接，所述第一均压电路的另一端与所述第二均压电路的一端和所述第一支路的另一端连接；所述第二均压电路的另一端与负直流母线连接。
7.根据权利要求6所述的光伏逆变器主电路，其特征在于，所述第一均压电路包括第三电阻或者第一辅助电源电路；所述第二均压电路包括第四电阻或者第二辅助电源电路。
8.根据权利要求1所述的光伏逆变器主电路，其特征在于，所述升压电路包括电感、二极管以及功率开关管；
所述电感的一端与所述光伏阵列的正极输出端连接，所述电感的另一端与所述功率开关管的输入端以及所述二极管的阳极连接；所述功率开关管的输出端与所述光伏阵列的负极输出端连接，所述功率开关管的控制端与所述控制器连接。
9.根据权利要求1所述的光伏逆变器主电路，其特征在于，所述逆变电路为全桥逆变电路。
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