CN112986809B - 适用于光伏逆变器的继电器检测电路及其检测方法 - Google Patents

适用于光伏逆变器的继电器检测电路及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于光伏逆变器的继电器检测电路及其检测方法，继电器检测电路包括：H桥电路；第一继电器S1；第二继电器S2；第三继电器S3；第四继电器S4；分压电路，其第一电阻R1连接于第一节点E和第二节点F之间，第二电阻R2和第三电阻R3依次串联于第二节点F和接地端之间，分压电路的输出电压为第三电阻R3上的压降；驱动电路，其用于控制继电器S1和S3同时导通或同时断开，控制继电器S2和S4同时导通或同时断开，控制H桥电路中的各个开关管的导通或断开；检测电路，判断第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3和第四继电器S4中的任何一个是否粘死或者断开。相对于现有技术，本发明针对两路驱动各自同时控制2个继电器时，可以准确检测到单个继电器是否有损坏。

Description

适用于光伏逆变器的继电器检测电路及其检测方法
【技术领域】
本发明涉及逆变器的继电器检测领域，尤其涉及一种适用于光伏逆变器的继电器检测电路及其检测方法。
【背景技术】
光伏逆变器(PV inverter或solar inverter)可以将光伏(PV)太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电(AC)的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。光伏逆变器是光伏阵列系统中重要的系统平衡(BOS)之一，可以配合一般交流供电的设备使用。
目前的光伏逆变器针对两路驱动各自同时控制2个继电器时，只能判断一路驱动的两个继电器是否粘死或者断开，但是无法检测到单个继电器是否粘死或者断开。
因此，有必要提供一种新的技术方案来克服上述问题。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于提供一种适用于光伏逆变器的继电器检测电路及其检测方法，其针对两路驱动各自同时控制2个继电器时，无论4个继电器的任何一个有损坏都可以准确检测出来。
为了解决上述问题，根据本发明的第一个方面，本发明提供一种适用于光伏逆变器的继电器检测电路，其包括：H桥电路，其用于将直流电转换为交流电，其包括第一输入端A、第二输入端B、第一输出端C和第二输出端D，所述第一输入端A和第二输入端B分别与光伏逆变器的第一直流输入端P和第二直流输入端N相连；第一继电器S1，其一端与所述H桥电路的第一输出端C相连，其另一端与第一节点E相连；第二继电器S2，其一端与所述第一节点E相连，其另一端与电网或负载的一端相连；第三继电器S3，其一端与所述H桥电路的第二输出端D相连，其另一端与第二节点F相连；第四继电器S4，其一端与所述第二节点F相连，其另一端与电网或负载的另一端相连；分压电路，其包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第一电阻R1连接于所述第一节点E和第二节点F之间，所述第二电阻R2和第三电阻R3依次串联于所述第二节点F和接地端之间，所述分压电路的输出电压为所述第三电阻R3上的压降V0；驱动电路，其用于输出驱动信号，以控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时导通或同时断开，控制所述第二继电器S2和第四继电器S4同时导通或同时断开，控制所述H桥电路中的各个开关管的导通或断开；检测电路，其基于所述分压电路的输出电压V0和所述驱动电路输出的驱动信号，判断所述第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3和第四继电器S4中的任何一个是否粘死或者断开。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种适用于光伏逆变器的继电器检测电路的检测方法，其包括：所述驱动电路控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时关断，且控制所述第一开关管Q1导通，此时，若所述分压电路的输出电压V0为0，则所述检测电路判断所述第一继电器S1没有粘死；若所述分压电路的输出电压V0超过设定的第一电压阈值V1，则所述检测电路判断所述第一继电器S1粘死；所述驱动电路控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时关断，且控制所述第三开关管Q3导通，此时，若所述分压电路的输出电压V0为0，则所述检测电路判断所述第三继电器S3没有粘死；若所述分压电路的输出电压V0超过设定的第二电压阈值V2，则所述检测电路判断所述第三继电器S3粘死；所述驱动电路控制所述第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3和第四继电器S4都关断，此时，若所述分压电路的输出电压V0超过设定的第三电压阈值V3，则所述检测电路判断所述第二继电器S2粘死；若所述分压电路的输出电压V0超过设定的第四电压阈值V4，则所述检测电路判断所述第四继电器S4粘死；若所述分压电路的输出电压V0为0，则所述检测电路判断第二继电器S2和第四继电器S4没有粘死；所述驱动电路控制所述第二继电器S2和第四继电器S4同时导通，此时，若所述分压电路的输出电压V0小于设定的第五电压阈值V5，则所述检测电路判断第二继电器S2断开，反之则判断所述第二继电器S2导通；若所述分压电路的输出电压V0大于设定的第六电压阈值V6，则所述检测电路判断所述第四继电器S4断开，反之则判断第四继电器S4导通；所述驱动电路控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时导通，且控制第一开关管Q1导通，此时，若所述分压电路的输出电压V0为0，则所述检测电路判断所述第一继电器S1断开；若所述分压电路的输出电压V0为设定的第七电压阈值V7，则所述检测电路判断第一继电器S1导通；所述驱动电路控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时导通，且控制第三开关管Q3导通，此时，若所述分压电路的输出电压V0为0，则所述检测电路判断所述第三继电器S3断开；若所述分压电路的输出电压V0为设定的第八电压阈值V8，则所述检测电路判断第三继电器S3导通。
相对于现有技术，本发明通过驱动电路控制H桥电路中的各个开关管的导通或关断，以及控制4个继电器的导通或关断来调节电压；并通过检测电路基于分压电路的输出电压和驱动电路输出的驱动信号，来检测4个继电器中的任何一个是否粘死或者断开，从而针对两路驱动各自同时控制2个继电器时，可以准确检测到单个继电器是否有损坏。
本发明的其他目的，特征以及优点，下面将结合附图在具体实施方式中详细描述。
【附图说明】
结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：
图1为本发明在一个实施例中的适用于光伏逆变器的继电器检测电路的电路示意图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。本发明中的“多个”、“若干”表示两个或两个以上。本发明中的“和/或”表示“和”或者“或”。
请参考图1所示，其为本发明在一个实施例中的适用于光伏逆变器的继电器检测电路的电路示意图。图1所示的适用于光伏逆变器的继电器检测电路包括H桥电路110、第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3、第四继电器S4、分压电路120、输入电容(或逆变器电容)C1、第一电感L1、第二电感L2、驱动电路130和检测电路140。
输入电容C1连接于光伏逆变器的第一直流输入端P和第二直流输入端N之间。
H桥电路110用于将直流电转换为交流电，其包括第一输入端A、第二输入端B、第一输出端C和第二输出端D，其中，第一输入端A和第二输入端B分别与光伏逆变器的第一直流输入端P和第二直流输入端N相连。H桥电路110还包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4，其中，第一开关管Q1和第二开关管Q2依次串联于第一直流输入P和第二直流输入端N之间，第一开关管Q1和第二开关管Q2之间的连接节点作为H桥电路110的第一输出端C；第三开关管Q3和第四开关管Q4依次串联于第一直流输入P和第二直流输入端N之间，第三开关管Q3和第四开关管Q4之间的连接节点作为H桥电路110的第二输出端D。
第一继电器S1的一端经电感L1与H桥电路110的第一输出端C相连，其另一端与第一节点E相连；第二继电器S2的一端与第一节点E相连，其另一端与电网AC(或负载)的一端相连；第三继电器S3的一端经电感L2与H桥电路110的第二输出端D相连，其另一端与第二节点F相连；第四继电器S4的一端与第二节点F相连，其另一端与电网AC(或负载)的另一端相连。
分压电路120包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，其中，第一电阻R1连接于第一节点E和第二节点F之间，第二电阻R2和第三电阻R3依次串联于第二节点F和接地端EP2之间，分压电路120的输出电压为第三电阻R3上的压降V0。
驱动电路130用于输出驱动信号，以控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时导通或同时关断，控制所述第二继电器S2和第四继电器S4同时导通或同时关断，控制H桥电路110中的各个开关管Q1、Q2、Q3、Q4的导通或关断。在图1所示的实施例中，驱动电路130输出的驱动信号包括第一路驱动控制信号P1、第二路驱动控制信号P2和第三组驱动控制信号P3，其中，第一路驱动控制信号P1与第一继电器S1和第三继电器S3的控制端相连，以控制第一继电器S1和第三继电器S3同时导通或同时关断；第二路驱动控制信号P2与第二继电器S2和第四继电器S4的控制端相连，以控制第二继电器S2和第四继电器S4同时导通或同时关断；第三组驱动控制信号P3包括四路子驱动控制信号，分别与第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4的控制端相连，以控制第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4的导通或关断。
检测电路140基于分压电路120的输出电压V0和驱动电路130输出的驱动信号，判断第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3和第四继电器S4中的任何一个是否粘死或者断开。
以下具体介绍图1所示的单相并网光伏逆变器的继电器检测电路的检测方法。本发明只是针对单个继电器是否损坏做出判断，针对同时损坏技术成熟，在此不做解释。
前提：假设输入电容C1的电压为Vc1，电网AC输入端的交流电压为Vac1；当第一路驱动控制信号P1为低电平时，控制第一继电器S1和第三继电器S3关断；当第一路驱动控制信号P1为高电平时，控制第一继电器S1和第三继电器S3导通；当第二路驱动控制信号P2为低电平时，控制第二继电器S2和第四继电器S4关断；当第二路驱动控制信号P2为高电平时，控制第二继电器S2和第四继电器S4导通。
Step1：驱动电路130控制第一路驱动控制信号P1为低电平，以驱动第一继电器S1和第三继电器S3同时关断，且驱动电路130控制第三组驱动控制信号P3驱动第一开关管Q1导通(或关闭)，即驱动电路130控制第一继电器S1和第三继电器S3同时关断，且控制第一开关管Q1导通，此时，电压Vc1由电阻R1、R2和R3分压，测量此时分压电路120的输出电压V0，若分压电路120的输出电压V0为0，则检测电路140判断第一继电器S1没有粘死(或正常关断)；若分压电路120的输出电压V0超过设定的第一电压阈值V1，则检测电路140判断第一继电器S1粘死(或非正常导通)。
Step2：驱动电路130控制第一路驱动控制信号P1为低电平，以驱动第一继电器S1和第三继电器S3同时关断，且驱动电路130控制第三组驱动控制信号P3驱动第三开关管Q3导通(或关闭)，即驱动电路130控制第一继电器S1和第三继电器S3同时关断，且控制第三开关管Q3导通，此时，电压Vc1由电阻R2和R3分压，测量此时分压电路120的输出电压V0，若分压电路120的输出电压V0为0，则检测电路140判断第三继电器S3没有粘死(或正常关断)；若分压电路120的输出电压V0超过设定的第二电压阈值V2，则检测电路140判断第三继电器S3粘死(或非正常导通)。
Step3：驱动电路130控制第三组驱动控制信号P3驱动第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3和第四继电器S4都工作在关断模式，测量此时分压电路120的输出电压V0，若分压电路120的输出电压V0超过设定的第三电压阈值V3，则检测电路140判断第二继电器S2粘死；若分压电路120的输出电压V0超过设定的第四电压阈值V4，则检测电路140判断第四继电器S4粘死；若分压电路120的输出电压V0为0，则检测电路140判断正常(或判断第二继电器S2和第四继电器S4没有粘死)。
Step4：驱动电路130控制第二路驱动控制信号P2为高电平，以驱动第二继电器S2和第四继电器S4同时导通(或闭合)，测量此时分压电路120的输出电压V0，若分压电路120的输出电压V0小于设定的第五电压阈值V5，则检测电路140判断第二继电器S2断开(即非正常关断)，反之则判断第二继电器S2导通(或正常闭合)；若分压电路120的输出电压V0大于设定的第六电压阈值V6，则检测电路140判断第四继电器S4断开(即非正常关断)，反之则判断第四继电器S4导通(或正常闭合)。
Step5：驱动电路130控制第一路驱动控制信号P1为高电平，以驱动第一继电器S1和第三继电器S3同时导通，且驱动电路130控制第三组驱动控制信号P3驱动第一开关管Q1导通，即驱动电路130控制第一继电器S1和第三继电器S3同时导通，且控制第一开关管Q1导通，测量此时分压电路120的输出电压V0，若分压电路120的输出电压V0为0，则检测电路140判断第一继电器S1断开(或非正常关断)；若分压电路120的输出电压V0为设定的第七电压阈值V7，则检测电路140判断第一继电器S1导通，即第一继电器S1正常。
Step6：驱动电路130控制第一路驱动控制信号P1为高电平，以驱动第一继电器S1和第三继电器S3同时导通，且驱动电路130控制第三组驱动控制信号P3驱动第三开关管Q3导通，即驱动电路130控制第一继电器S1和第三继电器S3同时导通，且控制第三开关管Q3导通，测量此时分压电路120的输出电压V0，若分压电路120的输出电压V0为0，则检测电路140判断第三继电器S3断开(或非正常关断)；若分压电路120的输出电压V0为设定的第八电压阈值V8，则检测电路140判断第三继电器S3导通，即第三继电器S3正常。
综上所述，本发明中的适用于光伏逆变器的继电器检测电路包括H桥电路110、第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3、第四继电器S4、分压电路120、输入电容(或逆变器电容)C1、第一电感L1、第二电感L2、驱动电路130和检测电路140。其中，驱动电路130用于输出驱动信号，以控制第一继电器S1和第三继电器S3同时导通或同时断开，控制第二继电器S2和第四继电器S3同时导通或同时断开，控制H桥电路110中的各个开关管Q1、Q2、Q3、Q4的导通或断开，来调节节点E、F的电压；检测电路140基于分压电路120的输出电压V0和驱动电路130输出的驱动信号，判断第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3和第四继电器S4中的任何一个是否粘死或者断开。这样，本发明就可以解决针对两路驱动各自同时控制2个继电器时，可以准确检测到单个继电器是否有损坏的问题。
在本发明中，“连接”、相连、“连”、“接”等表示电性相连或通信连接的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性或通信连接。本文中的“耦接”是指间接或直接电性的连接，间接的连接可以是经过一个或多个电器件(比如电阻、电容、电感等)电性相连。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (7)

1.一种适用于光伏逆变器的继电器检测电路，其特征在于，其包括：
H桥电路，其用于将直流电转换为交流电，其包括第一输入端A、第二输入端B、第一输出端C和第二输出端D，所述第一输入端A和第二输入端B分别与光伏逆变器的第一直流输入端P和第二直流输入端N相连；
第一继电器S1，其一端与所述H桥电路的第一输出端C相连，其另一端与第一节点E相连；
第二继电器S2，其一端与所述第一节点E相连，其另一端与电网或负载的一端相连；
第三继电器S3，其一端与所述H桥电路的第二输出端D相连，其另一端与第二节点F相连；
第四继电器S4，其一端与所述第二节点F相连，其另一端与电网或负载的另一端相连；
分压电路，其包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第一电阻R1连接于所述第一节点E和第二节点F之间，所述第二电阻R2和第三电阻R3依次串联于所述第二节点F和接地端之间，所述分压电路的输出电压为所述第三电阻R3上的压降V0；
驱动电路，其用于输出驱动信号，以控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时导通或同时断开，控制所述第二继电器S2和第四继电器S4同时导通或同时断开，控制所述H桥电路中的各个开关管的导通或断开；
检测电路，其基于所述分压电路的输出电压V0和所述驱动电路输出的驱动信号，判断所述第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3和第四继电器S4中的任何一个是否粘死或者断开。
2.根据权利要求1所述的适用于光伏逆变器的继电器检测电路，其特征在于，其还包括输入电容C1，
所述输入电容C1连接于所述光伏逆变器的第一直流输入端P和第二直流输入端N之间。
3.根据权利要求1所述的适用于光伏逆变器的继电器检测电路，其特征在于，其还包括第一电感L1和第二电感L2，
所述第一电感L1连接于所述H桥电路的第一输出端C和第一继电器S1之间；
所述第二电感L2连接于所述H桥电路的第二输出端D和第三继电器S3之间。
4.根据权利要求1所述的适用于光伏逆变器的继电器检测电路，其特征在于，所述H桥电路还包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4，
所述第一开关管Q1和第二开关管Q2依次串联于所述第一直流输入P和第二直流输入端N之间，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2之间的连接节点作为所述H桥电路的第一输出端C；
所述第三开关管Q3和第四开关管Q4依次串联于所述第一直流输入P和第二直流输入端N之间，所述第三开关管Q3和第四开关管Q4之间的连接节点作为所述H桥电路的第二输出端D。
5.根据权利要求4所述的适用于光伏逆变器的继电器检测电路，其特征在于，所述驱动信号包括第一路驱动控制信号P1、第二路驱动控制信号P2和第三组驱动控制信号P3，
所述第一路驱动控制信号P1与所述第一继电器S1和第三继电器S3的控制端相连，以控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时导通或同时关断；
所述第二路驱动控制信号P2与所述第二继电器S2和第四继电器S4的控制端相连，以控制所述第二继电器S2和第四继电器S4同时导通或同时关断；
第三组驱动控制信号P3包括四路子驱动控制信号，分别与所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4的控制端相连，以控制所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4的导通或关断。
6.一种如权利要求4-5任一所述的适用于光伏逆变器的继电器检测电路的检测方法，其特征在于，其包括：
所述驱动电路控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时关断，且控制所述第一开关管Q1导通，此时，若所述分压电路的输出电压V0为0，则所述检测电路判断所述第一继电器S1没有粘死；若所述分压电路的输出电压V0超过设定的第一电压阈值V1，则所述检测电路判断所述第一继电器S1粘死；
所述驱动电路控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时关断，且控制所述第三开关管Q3导通，此时，若所述分压电路的输出电压V0为0，则所述检测电路判断所述第三继电器S3没有粘死；若所述分压电路的输出电压V0超过设定的第二电压阈值V2，则所述检测电路判断所述第三继电器S3粘死；
所述驱动电路控制所述第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3和第四继电器S4都关断，此时，若所述分压电路的输出电压V0超过设定的第三电压阈值V3，则所述检测电路判断所述第二继电器S2粘死；若所述分压电路的输出电压V0超过设定的第四电压阈值V4，则所述检测电路判断所述第四继电器S4粘死；若所述分压电路的输出电压V0为0，则所述检测电路判断第二继电器S2和第四继电器S4没有粘死；
所述驱动电路控制所述第二继电器S2和第四继电器S4同时导通，此时，若所述分压电路的输出电压V0小于设定的第五电压阈值V5，则所述检测电路判断第二继电器S2断开，反之则判断所述第二继电器S2导通；若所述分压电路的输出电压V0大于设定的第六电压阈值V6，则所述检测电路判断所述第四继电器S4断开，反之则判断第四继电器S4导通；
所述驱动电路控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时导通，且控制第一开关管Q1导通，此时，若所述分压电路的输出电压V0为0，则所述检测电路判断所述第一继电器S1断开；若所述分压电路的输出电压V0为设定的第七电压阈值V7，则所述检测电路判断第一继电器S1导通；
所述驱动电路控制所述第一继电器S1和第三继电器S3同时导通，且控制第三开关管Q3导通，此时，若所述分压电路的输出电压V0为0，则所述检测电路判断所述第三继电器S3断开；若所述分压电路的输出电压V0为设定的第八电压阈值V8，则所述检测电路判断第三继电器S3导通。
7.根据权利要求6所述的适用于光伏逆变器的继电器检测电路的检测方法，其特征在于，
所述断开为继电器的非正常关断；
所述粘死为继电器的非正常导通。
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