CN111917127B - 一种光伏逆变器gfci电路的控制方法及系统 - Google Patents

一种光伏逆变器gfci电路的控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏逆变器GFCI电路的控制方法及系统，不仅有效的解决了光伏逆变器在阴雨天气系统漏电流较大时频繁重启的问题，而且能够较好地保证逆变器的可靠性及延长使用寿命。一种光伏逆变器GFCI电路的控制方法，包括如下步骤：A、ISO电路按照默认时间间隔正常检测检测光伏面板对大地的寄生电容；B、当所述寄生电容小于设定值时，所述逆变器处于并网模式，所述GFCI电路正常检测漏电流并在漏电流超标时跳脱逆变器；C、当所述寄生电容大于或等于所述设定值时，所述逆变器处于脱网模式，所述GFCI电路处于等待状态，所述ISO电路按照设定时间间隔持续且重复检测光伏面板对大地的寄生电容。

Description

一种光伏逆变器GFCI电路的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种光伏逆变器GFCI电路的控制方法及系统。
背景技术
光伏逆变器作为将太阳能组件(Solar module)提供的直流电转化为民用或工业用的交流电的核心装置，在新能源领域的地位越来越重要。近年来，无变压器型光伏逆变器在市场上获得了快速的发展及广泛的应用，但由于逆变器的漏电流检测均需要并网后实现，这样在阴雨天气随着光伏面板对地的寄生电容增大，会导致逆变器并网后的漏电流超标从而导致逆变器重复的自检重启，从而影响系统的可靠性和寿命。尤其是逆变器中的继电器机械寿命有限，如果频繁重启会严重影响其寿命。为此如何保证逆变器在系统漏电流长期超标的情况下精准识别并保证逆变器可靠待机而不会频繁重启自检对提高逆变器的寿命有重要的意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏逆变器GFCI电路的控制方法及系统，不仅有效的解决了光伏逆变器在阴雨天气系统漏电流较大时频繁重启的问题，而且能够较好地保证逆变器的可靠性及延长使用寿命。
本发明的第一个方面提供一种光伏逆变器GFCI电路的控制方法，包括如下步骤：
A、ISO电路按照默认时间间隔正常检测检测光伏面板对大地的寄生电容；
B、当所述寄生电容小于设定值时，所述逆变器处于并网模式，所述GFCI电路正常检测漏电流并在漏电流超标时跳脱逆变器；
C、当所述寄生电容大于或等于所述设定值时，所述逆变器处于脱网模式，所述GFCI电路处于等待状态，所述ISO电路按照设定时间间隔持续且重复检测光伏面板对大地的寄生电容。
优选地，所述步骤C中，所述设定时间间隔随重复检测次数的增加而递增。
更优选地，所述步骤C中，所述设定时间间隔T1如下式所示：
T1＝T0*10^(k*N)
其中，T0表示所述ISO电路正常检测的默认时间间隔；
k表示递增系数；
N表示在所述寄生电容大于或等于设定值时所述ISO电路检测寄生电容的次数。
优选地，所述设定值根据所述光伏面板的电压、电网电压及所述GFCI电路的设定阈值计算得出。
本发明的第二个方面提供一种光伏逆变器GFCI电路的控制系统，包括：
ISO电路，用于检测光伏面板对大地的寄生电容；
GFCI电路，用于在逆变器并网时检测漏电流；
继电器单元，用于切换逆变器的并网模式和脱网模式；及
控制单元，用于判断所述寄生电容与设定值的大小，并在所述寄生电容小于设定值时，闭合所述继电器单元以使所述逆变器处于并网模式，使所述GFCI电路正常检测漏电流并在漏电流超标时断开所述继电器单元；及在所述寄生电容大于或等于所述设定值时，断开所述继电器单元以使所述逆变器处于脱网模式，所述GFCI电路处于等待状态；
所述控制单元还用于在所述寄生电容大于或等于所述设定值时，控制所述ISO电路按照设定时间间隔持续且重复检测光伏面板对大地的寄生电容。
优选地，所述设定时间间隔随重复检测次数的增加而递增。
更优选地，所述设定时间间隔T1如下式所示：
T1＝T0*10^(k*N)
其中，T0表示所述ISO电路正常检测的默认时间间隔；
k表示递增系数；
N表示在所述寄生电容大于或等于设定值时所述ISO电路检测寄生电容的次数。
优选地，所述控制单元还用于根据所述光伏面板的电压、电网电压及所述GFCI电路的设定阈值计算得出所述设定值。
优选地，所述控制单元包括MCU芯片。
优选地，所述控制单元分别和所述ISO电路、所述GFCI电路及所述继电器单元电性连接。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本发明中，当光伏面板对地的电容大于或等于设定值时，使逆变器工作于与电网断开的待机模式；通过对光伏面板的对地电容参数判定，不仅避免了常规逆变器在大雨天由于系统对地漏电流过高逆变器频繁重启的问题，也有效的提高了逆变器的寿命，增强了逆变装置的安全性、可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的一种光伏逆变器GFCI电路的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。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。
参照图1所示，光伏面板1输出的电能经由DC-AC变换器2转换为交流电，通过切换继电器单元3的继电器S1和S2的通断来控制是否将光伏面板输出的电能馈给电网5，即切换逆变器使其处于并网状态或脱网状态。该逆变器具有ISO电路6、GFCI电路4、上述的继电器单元3。ISO电路6除绝缘电阻检测功能外，还可检测出光伏面板1的对地等效寄生电容容量C0。
本实施例提供的一种光伏逆变器GFCI电路的控制方法，包括如下步骤：
A、ISO电路按照默认时间间隔正常检测检测光伏面板对大地的寄生电容；
B、当所述寄生电容小于设定值时，所述逆变器处于并网模式，所述GFCI电路正常检测漏电流并在漏电流超标时跳脱逆变器；
C、当所述寄生电容大于或等于所述设定值时，所述逆变器处于脱网模式，所述GFCI电路处于等待状态，所述ISO电路按照设定时间间隔持续且重复检测光伏面板对大地的寄生电容。
其中，设定时间间隔T1随重复检测次数的增加而递增。具体地，设定时间间隔T1如下式所示：
T1＝T0*10^(k*N)
其中，T0表示所述ISO电路正常检测的默认时间间隔；
k表示所述ISO电路重复检测时间间隔的系数；
N表示在所述寄生电容大于或等于设定值时所述ISO电路检测寄生电容的次数。
该控制方法的具体实现过程如下：
ISO电路按照默认时间间隔正常检测检测光伏面板对大地的寄生电容C0；
当等效寄生电容C0小于设定值Cref时，GFCI电路处于正常工作模式，即在逆变器并网后正常检测漏电流，当发生漏电事故时有效跳脱逆变器，逆变器处于脱网状态，有效保证人身安全；
当等效寄生电容C0大于等于设定值Cref时，ISO电路持续以间隔性的时间T1重复工作，并检测光伏面板的等效寄生电容，逆变器处于始终脱网模式，GFCI电路及继电器单元始终处于等待状态，而非自检模式；直至检测到的寄生电容C0小于设定值Cref，逆变器恢复正常并网，继电器单元正常自检，GFCI电路正常检测漏电流。可有效避免继电器单元频繁处于重复自检而导致逆变器频繁并网启动及脱网状态。其中T1＝T0*10^(k*N)，故T1随着检测次数的N的增加会指数性增加，从而实现自适应系统检测，避免检测系统疲劳工作。式中的k典型值选取1，但不限于该典型值。设定值Cref由控制单元根据光伏面板的电压及电网电压及GFCI保护的系统设定阈值自动计算得出。
本实施例提供的一种光伏逆变器GFCI电路的控制系统，包括：
ISO电路6，用于检测光伏面板1对大地的寄生电容；
GFCI电路4，用于在逆变器并网时检测漏电流；
继电器单元3，用于切换逆变器的并网模式和脱网模式；及
控制单元7，用于判断所述寄生电容与设定值的大小，并在所述寄生电容小于设定值时，闭合所述继电器单元3以使所述逆变器处于并网模式，使所述GFCI电路4正常检测漏电流并在漏电流超标时断开所述继电器单元3；及在所述寄生电容大于或等于所述设定值时，断开所述继电器单元3以使所述逆变器处于脱网模式，所述GFCI电路4处于等待状态。
所述控制单元7还用于在所述寄生电容大于或等于所述设定值时，控制所述ISO电路6按照设定时间间隔持续且重复检测光伏面板1对大地的寄生电容。
所述控制单元7分别和所述ISO电路6、所述GFCI电路4及所述继电器单元3电性连接。控制单元7具体包括MCU芯片。
该控制系统的具体控制过程如下：
ISO电路按照默认的检测时间间隔检测光伏面板的绝缘阻抗，此外，还据此检测得到光伏面板对大地的寄生电容C0；
控制单元接收ISO检测得到的寄生电容C0并与设定值Cref进行比较，设定值Cref由控制单元根据光伏面板的电压、电网电压及GFCI电路的设定阈值计算得出；
当控制单元判断到C0＜Cref时，控制单元向继电器单元的继电器S1和S2发出闭合控制信号，继电器S1和S2闭合，逆变器处于并网模式；此时，GFCI电路正常检测漏电流，控制单元获取GFCI电流检测得到的漏电流并和系统设定阈值进行比较，当检测到的漏电流超出系统设定阈值时，控制单元向继电器S1和S2发出断开控制信号，继电器S1和S2断开，从而在发生漏电事故时有效跳脱逆变器，使逆变器处于脱网状态，有效保证人身安全；
当控制单元判断到C0≥Cref时，控制单元向继电器单元的继电器S1和S2发出断开控制信号，继电器S1和S2断开，逆变器处于脱网模式，GFCI电路及继电器单元始终处于等待状态而非自检状态，且控制单元以随检测次数的增加而增加的时间间隔向ISO电路发出检测等效电容C0的控制信号，所述的时间间隔由控制单元按照公式T1＝T0*10^(k*N)计算得出；响应于该控制信号，ISO模块持续以递增的时间间隔重复工作；
直至再次检测得到C0＜Cref，闭合继电器S1和S2，将逆变器并网，GFCI恢复正常工作模式。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光伏逆变器GFCI电路的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、ISO电路按照默认时间间隔正常检测光伏面板对大地的寄生电容；
B、当所述寄生电容小于设定值时，所述逆变器处于并网模式，所述GFCI电路正常检测漏电流并在漏电流超标时跳脱逆变器；
C、当所述寄生电容大于或等于所述设定值时，所述逆变器处于脱网模式，所述GFCI电路处于等待状态，所述ISO电路按照设定时间间隔持续且重复检测光伏面板对大地的寄生电容，所述设定时间间隔T1如下式所示：
T1＝T0*10^(k*N)
其中，T0表示所述ISO电路正常检测的默认时间间隔；
k表示递增系数；
N表示在所述寄生电容大于或等于设定值时所述ISO电路检测寄生电容的次数。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述设定值根据所述光伏面板的电压、电网电压及所述GFCI电路的设定阈值计算得出。
3.一种光伏逆变器GFCI电路的控制系统，其特征在于，包括：
ISO电路，用于检测光伏面板对大地的寄生电容；
GFCI电路，用于在逆变器并网时检测漏电流；
继电器单元，用于切换逆变器的并网模式和脱网模式；及
控制单元，用于判断所述寄生电容与设定值的大小，并在所述寄生电容小于设定值时，闭合所述继电器单元以使所述逆变器处于并网模式，使所述GFCI电路正常检测漏电流并在漏电流超标时断开所述继电器单元；及在所述寄生电容大于或等于所述设定值时，断开所述继电器单元以使所述逆变器处于脱网模式，所述GFCI电路处于等待状态；
所述控制单元还用于在所述寄生电容大于或等于所述设定值时，控制所述ISO电路按照设定时间间隔持续且重复检测光伏面板对大地的寄生电容，所述设定时间间隔T1如下式所示：
T1＝T0*10^(k*N)
其中，T0表示所述ISO电路正常检测的默认时间间隔；
k表示递增系数；
N表示在所述寄生电容大于或等于设定值时所述ISO电路检测寄生电容的次数。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于：所述控制单元还用于根据所述光伏面板的电压、电网电压及所述GFCI电路的设定阈值计算得出所述设定值。
5.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于：所述控制单元包括MCU芯片。
6.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于：所述控制单元分别和所述ISO电路、所述GFCI电路及所述继电器单元电性连接。
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