CN112952745A - 一种光伏系统及其短路保护方法和装置、逆变器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种伏系统及其短路保护方法和装置、逆变器，该短路保护方法中，在光伏系统中直流母线发生短路故障时，控制光伏系统中设置于直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，将直流母线的短路点的能量转移到低阻抗支路，从而避免短路点热积累起火，并且无需进行分断大电流操作，降低硬件成本。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，更具体的说，尤其涉及一种光伏系统及其短路保护方法和装置、逆变器。
背景技术
随着光伏组件电流规格越来越大、光伏逆变器单机接入的光伏组串路数越来越多，光伏逆变器自身发生短路故障时的能量越来越大，常常导致逆变器设备起火燃烧，导致故障进一步扩大。
目前，现有技术提出一种解决方案：在全部或者部分光伏组串上串联分断装置，当直流母线侧发生短路故障时，将串联的分断装置打开，使光伏组串上的电流无法流向母线的短路点，从而防止短路点热积累起火。但是现有技术方案由于需要增加额外的硬件分断装置，该硬件分断装置用于分断直流高压大电流，成本很高；同时该分断装置在逆变器正常运行时还会耗电，降低了系统效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光伏系统及其短路保护方法和装置、逆变器，用于将直流母线的短路点的能量转移到低阻抗支路，从而避免短路点热积累起火，并且无需进行分断大电流操作，降低硬件成本。
本发明第一方面公开了一种光伏系统的短路保护方法，包括：
判断所述光伏系统中直流母线是否发生短路故障；
在所述直流母线发生短路故障时，控制设置于所述直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，将所述直流母线的短路点的能量转移到所述低阻抗支路。
优选的，判断所述光伏系统中直流母线是否发生短路故障，包括：所述光伏系统中的控制器根据检测到的电信号来判断所述直流母线是否发生短路故障；
所述控制设置于所述直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，包括：所述控制器触发所述低阻抗支路导通。
优选的，判断所述光伏系统中直流母线是否发生短路故障，包括：所述光伏系统中的检测装置根据检测到的温度、光、声及电磁波中的至少一种信号来判断所述直流母线是否发生短路故障；
所述控制设置于所述直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，包括：相应的所述检测装置直接触发所述低阻抗支路导通。
优选的，在所述低阻抗支路被触发为低阻抗特性之后，还包括：
所述低阻抗支路保持所述低阻抗特性。
优选的，所述低阻抗支路通过采用常闭器件、流经自身的电流和额外的电源供电中的至少一个实现所述低阻抗特性的保持功能。
本发明第二方面公开了一种光伏系统的短路保护装置，包括：设置于所述光伏系统中直流母线上的低阻抗支路；
在所述直流母线发生短路故障时，所述低阻抗支路被触发为低阻抗特性，将所述直流母线的短路点的能量转移到所述低阻抗支路；
在所述直流母线未发生短路故障时，所述低阻抗支路呈现高阻抗特性。
优选的，所述低阻抗支路通过温度、光、声及电磁波中的至少一种触发。
优选的，所述低阻抗支路设置于所述直流母线的正负极之间。
优选的，在所述光伏系统中的DC/AC电路为多电平拓扑时，所述低阻抗支路设置于所述直流母线的正负极之间，或者，与所述直流母线上的相应电容并联。
优选的，所述低阻抗支路还具备所述低阻抗特性的保持功能，以在自身被触发成低阻抗特性时，持续维持所述低阻抗特性。
优选的，所述低阻抗支路通过常闭型的开关器件、流经自身的电流和额外的电源中的至少一个来实现所述低阻抗特性的保持功能。
优选的，所述低阻抗支路通过温度触发时：
所述低阻抗支路包括：负温度系数的热敏电阻；或者，
所述低阻抗支路包括：机械结构和热敏绝缘材料；在所述直流母线的温度低于第二预设温度时，所述热敏绝缘材料呈现绝缘状态；在所述直流母线的温度高于所述第一预设温度时，所述热敏绝缘材料的绝缘被破坏，所述直流母线与所述低阻抗支路形成放电回路；所述第一预设温度大于等于所述第二预设温度；又或者，
所述低阻抗支路包括：直流接触器；且所述短路保护装置还包括：温度传感器，用于检测所述直流母线的温度，并在所述直流母线的温度高于第一预设温度时控制所述直流接触器闭合。
优选的，所述低阻抗支路通过光触发时：
所述低阻抗支路包括：串联连接的光敏电阻和发光装置；或者，
所述低阻抗支路包括：直流接触器；且所述短路保护装置还包括：光电传感器，用于检测所述直流母线预设范围内的光源，并在所述直流母线的预设范围内的光源为预设异常频段时控制所述直流接触器闭合。
优选的，所述低阻抗支路通过声触发时：
所述低阻抗支路包括：声敏电阻；或者，
所述低阻抗支路包括：串联连接的声敏电阻和发声装置；又或者，
所述低阻抗支路包括：直流接触器；且所述短路保护装置还包括：声音传感器，用于检测直流母线预设范围内的声源，并在所述直流母线的预设范围内的声源为预设特定频段时控制所述直流接触器闭合。
本发明第三方面公开了一种逆变器，包括：DC/AC电路和如本发明第二方面任一项所述的短路保护装置；
所述短路保护装置设置于所述DC/AC电路的直流侧。
优选的，还包括：多个DC/DC电路；
多个所述DC/DC电路的一侧均通过直流母线与所述DC/AC电路的直流侧相连；
各个所述DC/DC电路的另一侧分别连接所述逆变器的直流侧各端口。
本发明第四方面公开了一种光伏系统，包括：多个光伏组串和本发明第三方面公开的逆变器；
各个所述光伏组串向所述逆变器的直流侧输出电能。
优选的，所述逆变器为集散式逆变器或组串式逆变器；
在所述逆变器为集散式逆变器时，所述光伏系统还包括：多个设置于相应光伏组串与所述逆变器直流侧之间的DC/DC电路。
从上述技术方案可知，本发明提供的一种光伏系统的短路保护方法，在光伏系统中直流母线发生短路故障时，控制光伏系统中设置于直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，将直流母线的短路点的能量转移到低阻抗支路，从而避免短路点热积累起火，并且无需进行分断大电流操作，降低硬件成本。
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是现有技术提供的逆变器的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种光伏系统的短路保护方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种光伏系统的短路保护装置的示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种光伏系统的短路保护装置的示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种光伏系统的短路保护装置的示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种光伏系统的短路保护装置的示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种光伏系统的短路保护装置的示意图；
图8是本发明实施例提供的另一种光伏系统的短路保护装置的示意图；
图9是本发明实施例提供的另一种光伏系统的短路保护装置的示意图；
图10是本发明实施例提供的另一种光伏系统的短路保护装置的示意图；
图11是本发明实施例提供的一种光伏系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
参见图1，现有技术中，逆变器内部，至少一个DC/DC电路(如图1所示的DC/DC1……DC/DCN)的一侧通过分断装置与相应的光伏组串(如图1所示的光伏组串1)相连；比如，其部分DC/DC电路(如图1所示的DC/DC1)的一侧通过相应分断装置与相应的光伏组串(如图1所示的光伏组串1)相连；各个DC/DC电路(如图1所示的DC/DC1……DC/DCN)的另一侧通过直流母线并联连接后，与DC/AC电路(如图1所示的DC/AC)的直流侧相连，该DC/AC电路的交流侧连接交流电源(如图1所示的交流电网)。其中，BUS+为直流母线的正极，BUS-为直流母线的负极。
而该分断装置为额外增加的硬件装置，该硬件分断装置用于分断直流高压大电流，增加了光伏系统的硬件成本；同时该分断装置在逆变器正常运行时还会耗电，降低了光伏系统的效率。
基于此，本发明实施例提供了一种光伏系统的短路保护方法，解决了现有技术中需要增加额外硬件分断装置来分断直流高压大电流所带来的成本高和系统效率低的问题。
参见图2，该光伏系统的短路保护方法，包括：
S101、判断光伏系统中直流母线是否发生短路故障。
需要说明的是，在直流母线发生短路故障时，直流母线的短路点上将会聚集光伏系统输出的能量，当短路点的能量达到预设值时，该短路点会发生烧毁的现象。
因此，需要判断直流母线是否发生短路故障，以为后续步骤提供执行条件；也即，在直流母线发生短路故障时，执行步骤S102。其具体的判断过程可以是依据采集的电信号进行分析，也可以是依据采集的声、光、热等信息进行判断，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
S102、控制设置于直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，将直流母线的短路点的能量转移到低阻抗支路。
需要说明的是，该低阻抗支路可以具备高阻抗特性和低阻抗特性，正常情况下，其处于高阻抗特性，以避免直流母线正负极之间的连通；但当直流母线发生短路故障时，通过将其触发为低阻抗特性，可以使其与直流母线正负极形成放电回路，进而将直流母线的短路点的能量转移到低阻抗支路。
本发明提供的该光伏系统的短路保护方法，在光伏系统中直流母线发生短路故障时，控制光伏系统中设置于直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，将直流母线的短路点的能量转移到低阻抗支路，从而避免短路点热积累起火，并且无需进行分断大电流操作，也即节省了现有技术中的分断装置，进而能够降低硬件成本，并避免了分断装置耗电所带来的系统效率低的问题。
在实际应用中，实现步骤S101中判断光伏系统中直流母线是否发生短路故障的方式有多种；具体的，可以依据不同的信号作为判断依据，如电压和/或电流等电信号，以及，温度、光、声及电磁波等信号；在判断光伏系统中直流母线是否发生短路故障的方式不同时，步骤S102中控制设置于直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，也相应不同；下面分别对电信号，以及，温度、光、声及电磁波中的至少一种信号进行说明：
(1)判断依据是电信号时，步骤S101和步骤S102的控制执行主体是光伏系统中的控制器；具体过程为：控制器根据检测到的电信号来判断直流母线是否发生短路故障，比如判断直流母线电压是否出现瞬时降低，或者，DC/DC或者DC/AC是否识别到瞬时过流；并在判定直流母线发生短路故障时，控制设置于直流母线上的低阻抗支路导通，实现对其低阻抗特性的触发。
该方式下，需要在直流母线正负极之间设置有通断可控的连接支路，并同时对控制器内部的程序进行改进。
(2)判断依据是温度、光、声及电磁波中的至少一种信号时，步骤S101和步骤S102的控制执行主体是光伏系统中的检测装置；具体过程为：检测装置根据检测到的温度、光、声及电磁波中的至少一种信号来判断直流母线是否发生短路故障；并在通过温度、光、声及电磁波中的至少一种信号判定直流母线发生短路故障时，控制设置于直流母线上的低阻抗支路导通，实现对其低阻抗特性的触发。
该方式下，无需对控制器的程序进行改进，仅需在直流母线正负极之间设置有可受检测装置触发的支路即可，甚至可以仅设置一个连接于直流母线正负极之间并对温度、光、声及电磁波中任意一种信号敏感的电阻即可。
另外，在上述实施例的基础之上，优选的，在低阻抗支路被触发为低阻抗特性之后，还包括：低阻抗支路保持低阻抗特性。
也就是说，在低阻抗支路被触发为低阻抗特性之后，该低阻抗支路不会立即恢复到未被触发的状态，而是持续保持其低阻抗特性，直至被触发为高阻抗特性。
在低阻抗支路持续保持其低阻抗特性时，直流母线短路点的能量持续转移到该低阻抗支路。
在实际应用中，低阻抗支路通过采用常闭器件、流经自身的电流和额外的电源供电中的至少一个实现低阻抗特性的保持功能。当然，该低阻抗支路也可以采用除了常闭型的开关器件以外的其他无源的器件，或者，能够使低阻抗支路实现低阻抗特性的保持功能的其他器件，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
也就是说，低阻抗支路可以通过无源的器件，如常闭型(NO型)的开关器件，当低阻抗支路失去外部控制或者被触发时，该低阻抗支路可以维持闭合状态。低阻抗支路也可以通过流经自身的电流来维持自身的低阻抗状态。低阻抗支路还可以通过独立于直流母线的额外的电源来维持自身的低阻抗状态。例如采用由单独蓄电池供电的电路，当低阻抗支路被触发时，该单独蓄电池供电的电路用来维持低阻抗支路的供电。当然，上述三种方式的组合形式也可以实现低阻抗特性的保持功能，各个组合，此处不再一一赘述，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光伏系统的短路保护装置，包括：低阻抗支路。
该低阻抗支路设置于光伏系统中直流母线上。
在直流母线发生短路故障时，低阻抗支路被触发为低阻抗特性，将直流母线的短路点的能量转移到低阻抗支路，以使以防止短路点热积累导致过热起火。
在直流母线未发生短路故障时，低阻抗支路呈现高阻抗特性，以减小或者消除对直流母线功率的消耗。
在本实施例中，直流母线上增加低阻抗支路，在直流母线发生短路故障时，低阻抗支路呈现低阻抗特性，将直流母线短路点的能量引到低阻抗支路上，从而避免短路点热积累起火。
另外，优选的，低阻抗支路设置于直流母线的正负极之间。
在光伏系统中的DC/AC电路为多电平拓扑时，该低阻抗支路可以设置于直流母线的正负极之间。或者，该低阻抗支路也可以与直流母线上的相应电容并联；也就是说，该低阻抗支路也可以用来保护系统内的局部短路；例如，对于常用的多电平拓扑的DC/AC逆变器，其直流母线有多个电容串联形成，发生的短路故障可以是由于其中的部分直流母线短路。可以将低阻抗支路并联在容易短路失效的局部电路上。当然，实际应用中也可以仍然将低阻抗支路并联在直流母线上，当出现局部短路故障时，仍然短路整个母线，避免故障进一步扩大。
在上述实施例的基础之上，该低阻抗支路还具备低阻抗特性的保持功能，以在自身被触发成低阻抗特性时，持续维持低阻抗特性。
低阻抗支路通过常闭型的开关器件、流经自身的电流和额外的电源中的至少一个来实现低阻抗特性的保持功能。当然，该低阻抗支路也可以采用除了常闭型的开关器件以外的其他无源的器件，或者，能够使低阻抗支路实现低阻抗特性的保持功能的其他器件，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
也就是说，低阻抗支路可以通过无源的器件，如常闭型(NO型)的开关器件，当低阻抗支路失去外部控制或者被触发时，该低阻抗支路可以维持闭合状态。低阻抗支路也可以通过流经自身的电流来维持自身的低阻抗状态。低阻抗支路还可以通过独立于直流母线的额外的电源来维持自身的低阻抗状态。例如采用由单独蓄电池供电的电路，当低阻抗支路被触发时，该单独蓄电池供电的电路用来维持低阻抗支路的供电。当然，上述三种方式的组合形式也可以实现低阻抗特性的保持功能，各个组合，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
优选的，该低阻抗支路通过温度、光、声及电磁波中的至少一种信号触发。在低阻抗支路通过不同方式触发时，其具体结构和工作原理不同，此处分别对温度、光、声这三种情况进行说明。
(1)低阻抗支路通过温度触发时，该低阻抗支路的结构也有多种形式，详情参见下述说明。
1、参见图3，低阻抗支路包括：直流接触器；且该短路保护装置还包括：温度传感器，用于检测直流母线的温度，并在直流母线的温度高于第一预设温度时控制直流接触器闭合。
该直流接触器的容量较大，如大于预设容值，以使其能够消纳足够多的能量。
具体的，温度传感器的输出端与直流接触器的控制端相连。温度传感器可以贴在直流母线铜排上，以实现对直流母线的温度检测；当直流母线发生短路故障时，将会迅速加热直流母线铜排，使温度传感器可以检测到直流母线的温度变化。在直流母线未发生短路故障时，直流接触器处于断开状态，当温度传感器检测到直流母线上温度过高时，则控制直流接触器闭合，使直流母线上的大部分能量通过直流接触器形成放电通路。
2、参见图4，低阻抗支路包括：负温度系数的热敏电阻。
在正常温度下，该负温度系数的热敏电阻呈现高阻状态，即低阻抗支路呈现高阻状态，当检测到温度超过预设限值时，该负温度系数的热敏电阻呈现低阻状态，即低阻抗支路迅速降低电阻，使直流母线能量从低阻抗支路形成通路。在热敏电阻被高温触发时，流经直流母线短路点的电流将减小，发热也会减小，但是流经热敏电阻的电流将会增大，热敏电阻自身发热会增加，因此可以持续维持自身的触发状态。
3、参见图5，低阻抗支路包括：机械结构和热敏绝缘材料；在直流母线的温度低于第二预设温度时，热敏绝缘材料呈现绝缘状态；在直流母线的温度高于第一预设温度时，热敏绝缘材料的绝缘被破坏，直流母线与低阻抗支路形成放电回路；第一预设温度大于等于第二预设温度。
该第一预设温度和第二预设温度的取值，此处不做具体限定，视实际情况而定即可。在第一预设温度大于第二预设温度时，第一预设温度和第二预设温度构成滞环温度。
该机械结构可以是被压缩的弹力装置，在正常温度下，热敏绝缘材料呈现绝缘状态，当温度超过温度限值时，热敏绝缘材料的绝缘被破坏，比如被高温分解、融化、升华等；机械结构连接直流母线正负极形成低阻抗，使直流母线能量从低阻抗支路形成通路；具体的，被压缩的弹力装置释放后伸长，以实现低阻抗。
(2)低阻抗支路通过光触发时，可以是具备特定频段的光源触发；该低阻抗支路的结构也有多种形式，详情参见下述说明。
1、参见图6，低阻抗支路包括：直流接触器；且该短路保护装置还包括：光电传感器，用于检测直流母线预设范围内的光源，并在直流母线的预设范围内的光源为预设异常频段时控制直流接触器闭合。
该直流接触器的容量较大，如大于预设容值，以使其能够消纳足够多的能量。
具体的，光电传感器的输出端与直流接触器的控制端相连。光电传感器可以设置于直流母线的预设范围上，以实现对直流母线的光检测；当直流母线发生短路故障时，会在短时间内出现击穿打火、拉弧发光等现象，使光电传感器可以检测到光源，例如异常的可见光频段、异常的红外频段或者紫外频段等。在直流母线未发生短路故障时，直流接触器处于断开状态，当光电传感器检测到直流母线附近有预设异常频段的光源时，则控制直流接触器闭合，使直流母线上的大部分能量通过直流接触器形成放电通路。
2、参见图7，低阻抗支路包括：串联连接的光敏电阻和发光装置。
当然也可以采用除了光敏电阻以外的其他光敏器件，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
在直流母线未发生短路故障时，直流母线不会发光，同时发光装置由于电流较小也不会发光，光敏电阻呈现高阻状态，即低阻抗支路呈现高阻状态。当检测到直流母线附近有由于直流母线短路打火、拉弧产生的光源时，光敏电阻迅速降低电阻，使直流母线电流从低阻抗支路形成通路，此时直流母线短路点由于能量降低会不再发光，但是低阻抗支路上的发光装置由于获得电流，会持续发光而使光敏电阻持续处于低阻抗状态。
需要说明的是，通常直流母线会在封闭箱体内部，比如逆变器的箱体内部，因此低阻抗支路通过光触发的方案，如光电传感器或其他光敏器件，可以排除自然界光照的干扰，可靠性较高。
(3)低阻抗支路通过声触发时，可以是具备特定频段的声源触发；该低阻抗支路的结构也有多种形式，详情参见下述说明。
1、参见图8，低阻抗支路包括：直流接触器；且该短路保护装置还包括：声音传感器，用于检测直流母线预设范围内的声源，并在直流母线的预设范围内的声源为预设特定频段时控制直流接触器闭合。
该直流接触器的容量较大，如大于预设容值，以使其能够消纳足够多的能量。
具体的，声电传感器的输出端与直流接触器的控制端相连。声音传感器用于检测直流母线预设范围内的声源，当直流母线发生短路故障时，会在短时间内出现击穿异响、拉弧噪声等现象，使声音传感器可以检测到预设异常频段的声源，例如异常的超声波、可闻声波、次声波等。在直流母线未发生短路故障时，直流接触器处于断开状态，当声音传感器检测到直流母线附近有预设异常频段的声源时，则控制直流接触器闭合，使直流母线上的大部分能量通过直流接触器形成放电通路。
2、参见图9，低阻抗支路包括：声敏电阻。
当然也可以采用除了声敏电阻以外的其他声敏器件，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
在直流母线未发生短路故障时，声敏电阻呈现高阻状态，即低阻抗支路呈现高阻状态，当直流母线附近有预设异常频段的声源时，声敏电阻呈现低阻状态，即低阻抗支路迅速降低电阻，使直流母线能量从低阻抗支路形成通路。
3、参见图10，低阻抗支路包括：串联连接的声敏电阻和发声装置。
当然也可以采用除了声敏电阻以外的其他声敏器件，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
在直流母线未发生短路故障时，直流母线上不会发出声音，同时发声装置由于电流较小也不会发出声音，声音电阻呈现高阻抗性，即低阻抗支路呈现高阻状态。当检测到直流母线附近有由于直流母线短路打火、拉弧产生的声源时，声敏电阻迅速降低电阻，使直流母线电流从低阻抗支路形成通路。此时直流母线短路点由于能量降低会不再发声，但是低阻抗支路上的发声装置由于获得电流，会持续发声而使声敏电阻持续处于低阻抗状态。
需要说明的是，上述说明中，低阻抗支路也可以通过电磁波触发。具体的，用直流母线发生短路故障所产生的电磁波来触发低阻抗支路，其具体过程与上述过程相似，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。(1)、(2)和(3)这三种情况的组合形式，此处不再一一赘述，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逆变器，包括：DC/AC电路和如上述任一实施例提供的短路保护装置。
短路保护装置设置于DC/AC电路的直流侧。
优选的，该逆变器还包括：多个DC/DC电路。
多个DC/DC电路的一侧均通过直流母线与DC/AC电路的直流侧相连；以各个DC/DC电路的另一侧分别连接逆变器的直流侧各端口。
该短路保护装置的工作原理和结构，详情参见上述实施例提供的短路保护装置，此次不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
在本实施例中，可以降低逆变器运行时的功耗，且无需进行分断大电流操作，硬件成本相比于现有技术方案低一些。
本发明另一实施例还提供了一种光伏系统，其特征在于，包括：多个光伏组串和上述实施例提供的逆变器。
各个光伏组件持直接或间接与逆变器的直流侧相连，各个光伏组串向逆变器的直流侧输出电能。
逆变器的交流侧与电网相连，以使逆变器实现上网。
在实际应用中，逆变器为集散式逆变器或组串式逆变器。在逆变器为集散式逆变器时，光伏系统还包括：多个设置于相应光伏组串与逆变器直流侧之间的DC/DC电路。
具体的，如图11所示，光伏系统具有多路DC/DC电路，每个DC/DC输入端连接至少一个光伏组串，其对自身所连接的光伏组串进行MPPT(Maximum PowerPoint Tracking，最大功率点跟踪)。多路DC/DC的输出并联后与通过直流母线与DC/AC电路的直流侧相连。需要说明的是，在逆变器为集散式逆变器时DC/DC电路是独立于该逆变器的，也即该逆变器内部仅包括AC/DC电路；在逆变器组串式逆变器时各个DC/DC电路和AC/DC电路均集成于逆变器中，无需额外设置DC/DC电路。
当发生直流母线短路故障时，例如由于DC/AC电路损坏导致短路、或者直流母线的正负极间绝缘失效导致短路，所有光伏组串的电能将经由短路点消耗，若不增加防护措施，最终导致短路点过热起火。
而本实施例中逆变器内部设置有短路保护装置，降低逆变器运行时的功耗，且无需进行分断大电流操作，器件成本相比于现有技术方案低一些，提高光伏系统的安全性和降低成本。
本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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 (18)
1.一种光伏系统的短路保护方法，其特征在于，包括：
判断所述光伏系统中直流母线是否发生短路故障；
在所述直流母线发生短路故障时，控制设置于所述直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，将所述直流母线的短路点的能量转移到所述低阻抗支路。
2.根据权利要求1所述的光伏系统的短路保护方法，其特征在于，判断所述光伏系统中直流母线是否发生短路故障，包括：所述光伏系统中的控制器根据检测到的电信号来判断所述直流母线是否发生短路故障；
所述控制设置于所述直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，包括：所述控制器触发所述低阻抗支路导通。
3.根据权利要求1所述的光伏系统的短路保护方法，其特征在于，判断所述光伏系统中直流母线是否发生短路故障，包括：所述光伏系统中的检测装置根据检测到的温度、光、声及电磁波中的至少一种信号来判断所述直流母线是否发生短路故障；
所述控制设置于所述直流母线上的低阻抗支路被触发为低阻抗特性，包括：相应的所述检测装置直接触发所述低阻抗支路导通。
4.根据权利要求3所述的光伏系统的短路保护方法，其特征在于，在所述低阻抗支路被触发为低阻抗特性之后，还包括：
所述低阻抗支路保持所述低阻抗特性。
5.根据权利要求4所述的光伏系统的短路保护方法，其特征在于，所述低阻抗支路通过采用常闭器件、流经自身的电流和额外的电源供电中的至少一个实现所述低阻抗特性的保持功能。
6.一种光伏系统的短路保护装置，其特征在于，包括：设置于所述光伏系统中直流母线上的低阻抗支路；
在所述直流母线发生短路故障时，所述低阻抗支路被触发为低阻抗特性，将所述直流母线的短路点的能量转移到所述低阻抗支路；
在所述直流母线未发生短路故障时，所述低阻抗支路呈现高阻抗特性。
7.根据权利要求6所述的光伏系统的短路保护装置，其特征在于，所述低阻抗支路通过温度、光、声及电磁波中的至少一种触发。
8.根据权利要求6所述的光伏系统的短路保护装置，其特征在于，所述低阻抗支路设置于所述直流母线的正负极之间。
9.根据权利要求6所述的光伏系统的短路保护装置，其特征在于，在所述光伏系统中的DC/AC电路为多电平拓扑时，所述低阻抗支路设置于所述直流母线的正负极之间，或者，与所述直流母线上的相应电容并联。
10.根据权利要求6-9任一项所述的光伏系统的短路保护装置，其特征在于，所述低阻抗支路还具备所述低阻抗特性的保持功能，以在自身被触发成低阻抗特性时，持续维持所述低阻抗特性。
11.根据权利要求10所述的光伏系统的短路保护装置，其特征在于，所述低阻抗支路通过常闭型的开关器件、流经自身的电流和额外的电源中的至少一个来实现所述低阻抗特性的保持功能。
12.根据权利要求10所述的光伏系统的短路保护装置，其特征在于，所述低阻抗支路通过温度触发时：
所述低阻抗支路包括：负温度系数的热敏电阻；或者，
所述低阻抗支路包括：机械结构和热敏绝缘材料；在所述直流母线的温度低于第二预设温度时，所述热敏绝缘材料呈现绝缘状态；在所述直流母线的温度高于所述第一预设温度时，所述热敏绝缘材料的绝缘被破坏，所述直流母线与所述低阻抗支路形成放电回路；所述第一预设温度大于等于所述第二预设温度；又或者，
所述低阻抗支路包括：直流接触器；且所述短路保护装置还包括：温度传感器，用于检测所述直流母线的温度，并在所述直流母线的温度高于第一预设温度时控制所述直流接触器闭合。
13.根据权利要求10所述的光伏系统的短路保护装置，其特征在于，所述低阻抗支路通过光触发时：
所述低阻抗支路包括：串联连接的光敏电阻和发光装置；或者，
所述低阻抗支路包括：直流接触器；且所述短路保护装置还包括：光电传感器，用于检测所述直流母线预设范围内的光源，并在所述直流母线的预设范围内的光源为预设异常频段时控制所述直流接触器闭合。
14.根据权利要求10所述的光伏系统的短路保护装置，其特征在于，所述低阻抗支路通过声触发时：
所述低阻抗支路包括：声敏电阻；或者，
所述低阻抗支路包括：串联连接的声敏电阻和发声装置；又或者，
所述低阻抗支路包括：直流接触器；且所述短路保护装置还包括：声音传感器，用于检测直流母线预设范围内的声源，并在所述直流母线的预设范围内的声源为预设特定频段时控制所述直流接触器闭合。
15.一种逆变器，其特征在于，包括：DC/AC电路和如权利要求6-14任一项所述的短路保护装置；
所述短路保护装置设置于所述DC/AC电路的直流侧。
16.根据权利要求15所述的逆变器，其特征在于，还包括：多个DC/DC电路；
多个所述DC/DC电路的一侧均通过直流母线与所述DC/AC电路的直流侧相连；
各个所述DC/DC电路的另一侧分别连接所述逆变器的直流侧各端口。
17.一种光伏系统，其特征在于，包括：多个光伏组串和如权利要求15或16所述的逆变器；
各个所述光伏组串向所述逆变器的直流侧输出电能。
18.根据权利要求17所述的光伏系统，其特征在于，所述逆变器为集散式逆变器或组串式逆变器；
在所述逆变器为集散式逆变器时，所述光伏系统还包括：多个设置于相应光伏组串与所述逆变器直流侧之间的DC/DC电路。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4271448A (en) * | 1979-11-13 | 1981-06-02 | Acme Cleveland Corporation | Electronic protection circuit for solid state switches energizing AC loads |
| DE4025888A1 (de) * | 1990-08-16 | 1992-02-20 | Elan Schaltelemente Gmbh | Schaltungsanordnung mit bei bauelementeausfaellen einen vorgegebenen signalzustand aufweisenden ausgang |
| CN103731017A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-16 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 储能双向变流器的短路保护系统 |
| CN103762548A (zh) * | 2014-01-13 | 2014-04-30 | 北京恺思维特科技有限责任公司 | 低压直流系统短路保护电路 |
| CN105911413A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-31 | 绵阳启明星电力设备有限公司 | 变压器线路故障隐患排除方法 |
| CN206164112U (zh) * | 2016-11-01 | 2017-05-10 | 华能国际电力股份有限公司浙江清洁能源分公司 | 一种用于光伏发电系统的抗电势诱导衰减装置 |
| CN108574268A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-09-25 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 千瓦级光伏直流升压系统的故障监测保护装置及方法 |
| CN210156904U (zh) * | 2019-07-01 | 2020-03-17 | 佛吉亚好帮手电子科技有限公司 | 车用电源短路保护电路 |
| CN111342483A (zh) * | 2018-12-18 | 2020-06-26 | 汉能移动能源控股集团有限公司 | 一种太阳能发电系统 |
| CN212543354U (zh) * | 2020-07-22 | 2021-02-12 | 北京恒源力创电力技术有限公司 | 一种具有短路保护的电流互感器 |
-
2021
- 2021-04-16 CN CN202110411150.1A patent/CN112952745B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4271448A (en) * | 1979-11-13 | 1981-06-02 | Acme Cleveland Corporation | Electronic protection circuit for solid state switches energizing AC loads |
| DE4025888A1 (de) * | 1990-08-16 | 1992-02-20 | Elan Schaltelemente Gmbh | Schaltungsanordnung mit bei bauelementeausfaellen einen vorgegebenen signalzustand aufweisenden ausgang |
| CN103731017A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-16 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 储能双向变流器的短路保护系统 |
| CN103762548A (zh) * | 2014-01-13 | 2014-04-30 | 北京恺思维特科技有限责任公司 | 低压直流系统短路保护电路 |
| CN105911413A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-31 | 绵阳启明星电力设备有限公司 | 变压器线路故障隐患排除方法 |
| CN206164112U (zh) * | 2016-11-01 | 2017-05-10 | 华能国际电力股份有限公司浙江清洁能源分公司 | 一种用于光伏发电系统的抗电势诱导衰减装置 |
| CN108574268A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-09-25 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 千瓦级光伏直流升压系统的故障监测保护装置及方法 |
| CN111342483A (zh) * | 2018-12-18 | 2020-06-26 | 汉能移动能源控股集团有限公司 | 一种太阳能发电系统 |
| CN210156904U (zh) * | 2019-07-01 | 2020-03-17 | 佛吉亚好帮手电子科技有限公司 | 车用电源短路保护电路 |
| CN212543354U (zh) * | 2020-07-22 | 2021-02-12 | 北京恒源力创电力技术有限公司 | 一种具有短路保护的电流互感器 |
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|---|---|
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