CN112072699B - 光伏逆变器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种光伏逆变器及其控制方法，所述光伏逆变器包括依次连接的直流母线电容、逆变电路以及并网电路；并网电路包括第一并网支路和第二并网支路；还包括漏电流传感器以及控制器；漏电流传感器设置在并网电路与电网之间；控制器，被配置为在第一主继电器和第二主继电器、第一从继电器和第二从继电器均没有同时短路失效的情况下，判断第一从继电器和第二从继电器中是否存在单个继电器短路失效的情形；和/或，判断第一主继电器和第二主继电器中是否存在单个继电器短路失效的情形。本申请通过设置的漏电流传感器，由控制器判断第一从继电器和第二从继电器中、或者第一主继电器和第二主继电器中是否存在单个继电器短路失效的情形；从而实现了单个继电器短路失效的识别。

Description

光伏逆变器及其控制方法
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及其控制方法。
背景技术
由于安规要求，光伏逆变器的并网继电器需要冗余设计，即需要主从两组继电器。现有并网继电器的短路失效判断，通常是根据逆变侧电压与电网电压之间的差值进行判断。该判断方式存在的问题是，无法识别单个并网继电器失效的情况。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种光伏逆变器及其控制方法，以解决现有技术无法识别单个继电器失效的情况。
本申请实施例解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本申请实施例的一个方面，提供一种光伏逆变器，包括依次连接的直流母线电容、逆变电路以及并网电路；所述并网电路包括第一并网支路和第二并网支路；所述直流母线电容与光伏阵列连接；所述第一并网支路的一端与所述逆变电路的第一输出端连接，所述第二并网支路的一端与所述逆变电路的第二输出端连接，所述第一并网支路的另一端通过串联连接的第一主继电器和第一从继电器与电网连接，所述第二并网支路的另一端通过串联连接的第二主继电器和第二从继电器与电网连接；
所述光伏逆变器还包括漏电流传感器以及控制器；所述漏电流传感器设置在所述并网电路与所述电网之间；
所述控制器，被配置为在所述第一主继电器和所述第二主继电器、所述第一从继电器和所述第二从继电器均没有同时短路失效的情况下，
控制所述第一主继电器和所述第二主继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一从继电器和所述第二从继电器中存在单个继电器短路失效的情形；和/或，
控制所述第一从继电器和所述第二从继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一主继电器和所述第二主继电器中存在单个继电器短路失效的情形。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种光伏逆变器的控制方法，所述方法包括：
在第一主继电器和第二主继电器、第一从继电器和第二从继电器均没有同时短路失效的情况下，
控制所述第一主继电器和所述第二主继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一从继电器和所述第二从继电器中存在单个继电器短路失效的情形；和/或，
控制所述第一从继电器和所述第二从继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一主继电器和所述第二主继电器中存在单个继电器短路失效的情形。
本申请实施例提供的一种光伏逆变器及其控制方法，通过设置的漏电流传感器，由控制器判断第一从继电器和第二从继电器中、或者第一主继电器和第二主继电器中是否存在单个继电器短路失效的情形；从而实现了单个继电器短路失效的识别。
附图说明
图1为本申请实施例一提供的光伏逆变器示意图；
图2为本申请实施例一提供的光伏逆变器中从继电器K2短路失效示意图；
图3为本申请实施例一提供的光伏逆变器中从继电器K4短路失效示意图；
图4为本申请实施例一提供的另一光伏逆变器示意图；
图5为本申请实施例二提供的光伏逆变器示意图；
图6为本申请实施例二提供的另一光伏逆变器示意图；
图7为本申请实施例二提供的又一光伏逆变器示意图。
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。
实施例1
如图1所示，本申请实施例提供一种单相光伏逆变器，包括依次连接的直流母线电容Cbus、逆变电路以及并网电路；所述并网电路包括第一并网支路和第二并网支路；所述直流母线电容与光伏阵列(图中未示出)连接；所述第一并网支路的一端与所述逆变电路的第一输出端连接，所述第二并网支路的一端与所述逆变电路的第二输出端连接，所述第一并网支路的另一端通过串联连接的第一主继电器K1和第一从继电器K2与电网连接，所述第二并网支路的另一端通过串联连接的第二主继电器K3和第二从继电器K4与电网连接。
在本示例中，直流母线电容Cbus包括多个串联和/或并联连接的电容。图中的C1、C2为正负直流母线对地电容，该电容可以为光伏阵列对地等效寄生电容，也可以是光伏逆变器的EMC电路的电容；
在本示例中，逆变电路包括但不限于单相全桥、H6拓扑、H5拓扑、Heric拓扑、多电平拓扑等结构。
在本示例中，所述光伏逆变器还包括滤波电路(图中虚线框所示)，所述滤波电路设置在所述逆变电路与所述并网电路之间。
在本示例中，所述电网为TN系统，即电网的一端接地。
进一步地，所述光伏逆变器还可包括设置在所述光伏阵列与所述直流母线电容Cbus之间的DC/DC电路(附图未示出)，即构成二级式逆变器。
在本示例中，所述光伏逆变器还包括漏电流传感器SH1以及控制器；所述漏电流传感器SH1设置在所述并网电路与所述电网之间。
所述控制器，被配置为：
控制所述第一主继电器K1和所述第二主继电器K3同时闭合；然后获取所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压(例如：图中ab之间电压Uab)、以及所述电网电压(图中Ugrid所示)；若所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压没有接近所述电网电压，则判定所述第一从继电器K2和所述第二从继电器K4没有同时短路失效；
控制所述第一从继电器K2和所述第二从继电器K4同时闭合；然后获取所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压、以及所述电网电压；若所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压没有接近所述电网电压，则判定所述第一主继电器K1和所述第二主继电器K3没有同时短路失效。
需要说明的是，所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压没有接近所述电网电压，可以为Ugrid与Uab之间的电压差的绝对值大于预设值的情形。
所述控制器，还被配置为在所述第一主继电器K1和所述第二主继电器K3、所述第一从继电器K2和所述第二从继电器K4均没有同时短路失效的情况下，
控制所述第一主继电器K1和所述第二主继电器K3同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器SH1，接着读取所述漏电流传感器SH1的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一从继电器K2和所述第二从继电器K4中存在单个继电器短路失效的情形；和/或，
控制所述第一从继电器K2和所述第二从继电器K4同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器SH1，接着读取所述漏电流传感器SH1的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一主继电器K1和所述第二主继电器K3中存在单个继电器短路失效的情形。
在本示例中，所述控制器，还被配置为控制所述DC/DC电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压；或者，控制所述DC/DC电路和所述逆变电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压；或者，控制所述逆变电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压。
以下以图2、图3为例进行说明：
图2为第一从继电器K2短路失效的情形。首先，可通过控制所述第一主继电器K1和所述第二主继电器K3同时闭合；然后获取所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压、以及所述电网电压；判断出所述第一从继电器K2和所述第二从继电器K4没有同时短路失效。所述第一主继电器K1和所述第二主继电器K3没有同时短路失效的判断情形类似。
在所述第一主继电器K1和所述第二主继电器K3、所述第一从继电器K2和所述第二从继电器K4均没有同时短路失效的情况下，如图2所示，控制所述第一主继电器K1和所述第二主继电器K3同时闭合，然后控制所述逆变电路发波使得正负直流母线对地产生跳变的共模电压，以使得电流流过所述漏电流传感器SH1，接着读取所述漏电流传感器SH1的检测数值；若此时漏电流传感器SH1有漏电流，进而可判断所述第一从继电器K2和所述第二从继电器K4中存在单个继电器短路失效的情形。图2为第一从继电器K2短路失效的情形，其中虚线为漏电流示意图。图3为第二从继电器K4短路失效的情形，其中虚线为漏电流示意图。
图4为本申请实施例一提供的另一光伏逆变器示意图。与图1不同的是，所述电网为非TN系统；所述第一并网支路与地之间，和/或，第二并网支路与地之间设有Y电容(图中的C3、C4所示)。
实施例2
图5为本申请实施例提供的三相光伏逆变器，与图1不同的是，所述并网电路还包括第三并网支路，所述第三并网支路的一端与所述逆变电路的第三输出端连接，所述第三并网支路的另一端通过串联连接的第三主继电器K5和第三从继电器K6与电网连接；
所述控制器，被配置为在所述第一主继电器K1、所述第二主继电器K3以及所述第三主继电器K5没有两个以上同时短路失效，且所述第一从继电器K2、所述第二从继电器K4以及所述第三从继电器K6没有两个以上同时短路失效的情况下(判断方式与前述类似)，
控制所述第一主继电器K1、所述第二主继电器K3以及所述第三主继电器K5同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器SH1，接着读取所述漏电流传感器SH1的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一从继电器K2、所述第二从继电器K4以及所述第三从继电器K6中存在单个继电器短路失效的情形；或者，
控制所述第一从继电器K2、所述第二从继电器K4以及所述第三从继电器K6同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器SH1，接着读取所述漏电流传感器SH1的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一主继电器K1、所述第二主继电器K3以及所述第三主继电器K5中存在单个继电器短路失效的情形。
需要说明的是，在本示例中，逆变电路包括但不限于三相两电平、I型三电平、T型三电平、多电平等结构。
图6为本申请实施例提供的另一三相光伏逆变器，与图5不同的是，所述电网为非TN系统；所述第一并网支路与地之间、第二并网支路与地之间以及第三并网支路与地之间均设有Y电容(图中的C3、C4、C5所示)。
图7为本申请实施例提供的又一三相光伏逆变器，与图6不同的是，Y电容由C3、C4、C5以及C6组成。
实施例3
本申请实施例提供一种光伏逆变器的控制方法，其中光伏逆变器可参考实施例1所述内容，在此不作赘述。
所述方法包括：
在第一主继电器和第二主继电器、第一从继电器和第二从继电器均没有同时短路失效的情况下，
控制所述第一主继电器和所述第二主继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一从继电器和所述第二从继电器中存在单个继电器短路失效的情形；和/或，
控制所述第一从继电器和所述第二从继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一主继电器和所述第二主继电器中存在单个继电器短路失效的情形。
进一步地，所述光伏逆变器还包括设置在所述光伏阵列与所述直流母线电容之间的DC/DC电路。
所述方法还包括：
控制DC/DC电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压；或者，控制所述DC/DC电路和逆变电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压；或者，控制所述逆变电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压。
进一步地，如图5所示，若所述并网电路还包括第三并网支路，所述第三并网支路的一端与所述逆变电路的第三输出端连接，所述第三并网支路的另一端通过串联连接的第三主继电器和第三从继电器与电网连接；
所述方法还包括：
在所述第一主继电器、所述第二主继电器以及第三主继电器没有两个以上同时短路失效，且所述第一从继电器、所述第二从继电器以及所述第三从继电器没有两个以上同时短路失效的情况下，
控制所述第一主继电器、所述第二主继电器以及所述第三主继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一从继电器、所述第二从继电器以及所述第三从继电器中存在单个继电器短路失效的情形；或者，
控制所述第一从继电器、所述第二从继电器以及所述第三从继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一主继电器、所述第二主继电器以及所述第三主继电器中存在单个继电器短路失效的情形。
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，包括依次连接的直流母线电容、逆变电路以及并网电路；所述并网电路包括第一并网支路和第二并网支路；所述直流母线电容与光伏阵列连接；所述第一并网支路的一端与所述逆变电路的第一输出端连接，所述第二并网支路的一端与所述逆变电路的第二输出端连接，所述第一并网支路的另一端通过串联连接的第一主继电器和第一从继电器与电网连接，所述第二并网支路的另一端通过串联连接的第二主继电器和第二从继电器与电网连接；其特征在于，
所述光伏逆变器还包括漏电流传感器以及控制器；所述漏电流传感器设置在所述并网电路与所述电网之间；
所述控制器，被配置为在所述第一主继电器和所述第二主继电器没有同时短路失效、且所述第一从继电器和所述第二从继电器没有同时短路失效的情况下，
控制所述第一主继电器和所述第二主继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一从继电器和所述第二从继电器中存在单个继电器短路失效的情形；和/或，
控制所述第一从继电器和所述第二从继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一主继电器和所述第二主继电器中存在单个继电器短路失效的情形；
所述控制器，被配置为：
控制所述第一主继电器和所述第二主继电器同时闭合；然后获取所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压、以及电网电压；若所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压没有接近所述电网电压，则判定所述第一从继电器和所述第二从继电器没有同时短路失效；
控制所述第一从继电器和所述第二从继电器同时闭合；然后获取所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压、以及所述电网电压；若所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压没有接近所述电网电压，则判定所述第一主继电器和所述第二主继电器没有同时短路失效。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述电网为非TN系统；所述第一并网支路与地之间设有Y电容，和/或，第二并网支路与地之间设有Y电容。
3.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述并网电路还包括第三并网支路，所述第三并网支路的一端与所述逆变电路的第三输出端连接，所述第三并网支路的另一端通过串联连接的第三主继电器和第三从继电器与电网连接；
所述控制器，被配置为在所述第一主继电器、所述第二主继电器以及所述第三主继电器没有两个以上同时短路失效，且所述第一从继电器、所述第二从继电器以及所述第三从继电器没有两个以上同时短路失效的情况下，
控制所述第一主继电器、所述第二主继电器以及所述第三主继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一从继电器、所述第二从继电器以及所述第三从继电器中存在单个继电器短路失效的情形；或者，
控制所述第一从继电器、所述第二从继电器以及所述第三从继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一主继电器、所述第二主继电器以及所述第三主继电器中存在单个继电器短路失效的情形。
4.根据权利要求3所述的光伏逆变器，其特征在于，所述电网为非TN系统；所述第一并网支路与地之间、第二并网支路与地之间以及第三并网支路与地之间均设有Y电容。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光伏逆变器，其特征在于，所述光伏逆变器还包括设置在所述光伏阵列与所述直流母线电容之间的DC/DC电路。
6.根据权利要求5所述的光伏逆变器，其特征在于，所述控制器，被配置为控制所述DC/DC电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压；或者，控制所述DC/DC电路和所述逆变电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压；或者，控制所述逆变电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压。
7.一种光伏逆变器的控制方法，其特征在于，包括依次连接的直流母线电容、逆变电路以及并网电路；所述并网电路包括第一并网支路和第二并网支路；所述直流母线电容与光伏阵列连接；所述第一并网支路的一端与所述逆变电路的第一输出端连接，所述第二并网支路的一端与所述逆变电路的第二输出端连接，所述第一并网支路的另一端通过串联连接的第一主继电器和第一从继电器与电网连接，所述第二并网支路的另一端通过串联连接的第二主继电器和第二从继电器与电网连接；所述光伏逆变器还包括漏电流传感器以及控制器；所述漏电流传感器设置在所述并网电路与所述电网之间；
所述方法包括：
在第一主继电器和第二主继电器没有同时短路失效、且第一从继电器和第二从继电器没有同时短路失效的情况下，
控制所述第一主继电器和所述第二主继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一从继电器和所述第二从继电器中存在单个继电器短路失效的情形；和/或，
控制所述第一从继电器和所述第二从继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一主继电器和所述第二主继电器中存在单个继电器短路失效的情形；
控制所述第一主继电器和所述第二主继电器同时闭合；然后获取所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压、以及电网电压；若所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压没有接近所述电网电压，则判定所述第一从继电器和所述第二从继电器没有同时短路失效；
控制所述第一从继电器和所述第二从继电器同时闭合；然后获取所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压、以及所述电网电压；若所述逆变电路的第一输出端与第二输出端之间的电压没有接近所述电网电压，则判定所述第一主继电器和所述第二主继电器没有同时短路失效。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述并网电路还包括第三并网支路，所述第三并网支路的一端与所述逆变电路的第三输出端连接，所述第三并网支路的另一端通过串联连接的第三主继电器和第三从继电器与电网连接；
所述方法还包括：
在所述第一主继电器、所述第二主继电器以及第三主继电器没有两个以上同时短路失效，且所述第一从继电器、所述第二从继电器以及所述第三从继电器没有两个以上同时短路失效的情况下，
控制所述第一主继电器、所述第二主继电器以及所述第三主继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一从继电器、所述第二从继电器以及所述第三从继电器中存在单个继电器短路失效的情形；或者，
控制所述第一从继电器、所述第二从继电器以及所述第三从继电器同时闭合，然后控制所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压以使得电流流过所述漏电流传感器，接着读取所述漏电流传感器的检测数值；若有漏电流，则判断所述第一主继电器、所述第二主继电器以及所述第三主继电器中存在单个继电器短路失效的情形。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光伏逆变器还包括设置在所述光伏阵列与所述直流母线电容之间的DC/DC电路；
所述方法还包括：
控制DC/DC电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压；或者，控制所述DC/DC电路和逆变电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压；或者，控制所述逆变电路工作以使得所述光伏逆变器的正负直流母线对地产生跳变的共模电压。
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