CN113225850A - 一种加热控制电路及光伏系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的加热控制电路及光伏系统，应用于光伏发电技术领域，该加热控制电路包括环境参数检测电路、电气参数检测电路和加热控制器，电气参数检测电路采集光伏系统的目标电气参数，环境参数检测电路采集光伏系统运行环境中的目标环境参数，加热控制器分别与电气参数检测电路、环境参数检测电路以及光伏系统中的目标直流电路相连，并在目标电气参数和目标环境参数满足预设加热条件的情况下，控制目标直流电路连通光伏系统的直流侧正极和直流侧负极，即短接系统的直流侧正极和直流侧负极，从而使得光伏组件至该目标直流电路之间形成闭合回路，短路电流会使得闭合回路中相关的设备发热，从而达到加热、除湿的目的。

Description

一种加热控制电路及光伏系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种加热控制电路及光伏系统。

背景技术

很多大型光伏系统建设在山岭、草原等环境中，清晨太阳光出现之前，电站中的汇流箱，逆变器、光伏组件等设备由于露水难免会变得潮湿，绝缘性能下降，进而影响系统安全性，而且，光伏组件被雪覆盖后，发电效率也会大大降低。

为解决上述实际应用中存在的问题，现有光伏系统中大都配备有外置的加热装置，加热装置工作的电能取自于光伏系统，在通电后，加热装置中的电阻丝发热产生热量，从而达到加热、除湿的效果。

显然，通过外置的加热装置对光伏系统中的设备进行加热初始，必然会增加光伏系统的整体建设成本和运维成本。

发明内容

本发明提供一种加热控制电路及光伏系统，在满足预设加热条件时，控制光伏系统中的目标直流电路连通光伏系统的直流侧正极和直流侧负极，使得光伏系统直流侧处于短路状态，利用系统自身的短路电流发热来进行加热、除湿，不需外设加热装置，从而降低光伏系统的整体建设成本和运维成本。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种加热控制电路，包括：环境参数检测电路、电气参数检测电路和加热控制器，其中，

所述电气参数检测电路与光伏系统相连，采集所述光伏系统的目标电气参数；

所述环境参数检测电路采集所述光伏系统的运行环境中的目标环境参数；

所述加热控制器分别与所述电气参数检测电路、所述环境参数检测电路以及所述光伏系统中的目标直流电路相连；

所述加热控制器在所述目标电气参数和所述目标环境参数满足预设加热条件的情况下，控制所述目标直流电路连通所述光伏系统的直流侧正极和直流侧负极。

可选的，所述环境参数检测电路包括温湿度检测电路；

所述目标环境参数包括环境温度、环境湿度中的至少一种。

可选的，所述电气参数检测电路包括电压检测电路；

所述目标电气参数包括所述光伏系统的直流母线电压。

可选的，所述预设加热条件包括：

所述环境温度低于预设温度阈值且所述直流母线电压高于预设电压阈值，或者，

所述环境湿度高于预设湿度阈值，且所述直流母线电压高于所述预设电压阈值。

可选的，所述预设加热条件还包括：

所述环境温度低于所述预设温度阈值、所述环境湿度高于所述预设湿度阈值，且所述直流母线电压高于所述预设电压阈值。

可选的，所述加热控制器还用于接收加热指令，并根据所述加热指令控制所述目标直流电路连通所述光伏系统的直流侧正极和直流侧负极。

可选的，所述加热控制器在控制所述目标直流电路连通所述直流侧正极和所述直流侧负极的时长达到预设加热时长后，控制所述目标直流电路断开。

第二方面，本发明提供一种光伏系统，包括:至少一个光伏组件、直流汇流箱、逆变器和本发明第一方面任一项所述的加热控制电路，其中，

各所述光伏组件的输出端经所述直流汇流箱与所述逆变器的直流侧相连，形成直流主回路；

所述逆变器的交流侧与交流电网相连；

所述加热控制电路与所述直流主回路中的目标直流电路相连。

可选的，所述目标直流电路包括所述直流汇流箱或所述逆变器中的DC/DC变换电路。

可选的，所述DC/DC变换电路包括两电平BOOST变换电路、悬浮电容型三电平BOOST变换电路、对称型三电平BOOST变换电路和BUCK-BOOST变换电路中的一种。

可选的，所述加热控制电路与所述直流汇流箱或所述逆变器集成设置。

可选的，所述加热控制电路中的加热控制器包括所述直流汇流箱中的控制器或所述逆变器中的控制器。

本发明提供的加热控制电路，包括：环境参数检测电路、电气参数检测电路和加热控制器，电气参数检测电路采集光伏系统的目标电气参数，环境参数检测电路采集光伏系统运行环境中的目标环境参数，加热控制器分别与电气参数检测电路、环境参数检测电路以及光伏系统中的目标直流电路相连，并在目标电气参数和目标环境参数满足预设加热条件的情况下，控制目标直流电路连通光伏系统的直流侧正极和直流侧负极，即短接系统的直流侧正极和直流侧负极，从而使得光伏组件至该目标直流电路之间形成闭合回路，短路电流会使得闭合回路中相关的设备发热，从而达到加热、除湿的目的。与现有技术相比，本发明提供的技术方案不需在光伏系统中额外设置加热装置，有助于降低光伏系统的整体建设成本和运维成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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是本发明实施例提供的一种加热控制电路的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种光伏系统的结构框图；

图3是本发明实施例提供的光伏系统的加热原理示意图；

图4是本发明实施例提供的一种两电平BOOST变换电路的电路拓扑图；

图5是本发明实施例提供的一种三电平BOOT变换电路的电路拓扑图；

图6是本发明实施例提供的一种“同开同关”BOOST变换电路的电路拓扑图；

图7是本发明实施例提供的一种BUCK-BOOST变换电路的电路拓扑图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如前所述，现有技术中，光伏系统基于外置的加热装置进行加热、除湿等必要运维操作，由于加热装置主要依赖内部的电阻丝发热产生热量，加热装置的功耗和制造成本都比较高，本发明下述实施例提供的加热控制电路，虽然相对于光伏系统主要发电设备，比如光伏组件、直流汇流箱、逆变器等而言，仍然在一定程度上属于外置设备，但是，由于不再依赖于电阻丝产生热量，就整体成本而言，明显低于现有技术中使用的加热装置。

基于上述内容，参见图1，图1是本发明实施例提供的一种加热控制电路的结构框图，本发明实施例提供的加热控制电路包括：电气参数检测电路10、环境参数检测电路20和加热控制器30，其中，

电气参数检测电路10与光伏系统相连，主要用于采集光伏系统的目标电气参数。结合后续内容可知，本发明实施例提供的加热控制电路能够实现对光伏系统加热的主要原理在于在一定范围内形成闭合的短路回路，在所得短路回路内产生短路电流，通过短路电流产生热量，基于基本电路原理可知，要想产生一定幅度的短路电流，要求光伏系统的主回路中存在一定的电压。

基于此，作为一种优选的实施方式，电气参数检测电路10所采集的目标电气参数可以是光伏系统的直流母线电压。至于直流母线电压的具体采集位置，可以基于实际应用中光伏系统的布设情况决定，可以是光伏组件的输出端口，也可以是光伏系统主回路中直流母线的其他位置，只要是能够表征光伏组件运行情况的采集点都是可选的，同样属于本发明保护的范围内。

当然，在目标电气参数为直流母线电压的情况下，电气参数检测电路10可以是电压检测电路。至于电压检测电路的具体实现方式，同样存在多种选择，比如，可以选用电压传感器，或者，选用其他基于采样电阻实现的电压采集电路，此处不再一一列举，在不超出本发明核心思想的前提下，同样属于本发明保护的范围内。

如前所述，在光伏系统的实际应用中，环境温度和环境湿度是对光伏系统正常运行影响最大的环境因素，因此，本实施例中述及的目标环境参数即包括环境温度、环境湿度中的至少一种，当然，在光伏系统实际运行中其他有可能影响光伏系统正常运行的环境因素也属于本发明实施例述及的目标环境参数，对于目标环境参数的具体选择，可以结合光伏系统的自身特点，以及实际运行环境选择，此处不再赘述。

可选的，如果目标环境参数主要环境温度和环境湿度，本发明实施例中述及的环境参数检测电路20可以主要包括温湿度检测电路。至于温湿度检测电路的具体实现方式，可以基于现有技术实现。

进一步的，加热控制器30分别与电气参数检测电路10、环境参数检测电路20以及光伏系统中的目标直流电路(图中未示出)相连。加热控制器10获取电气参数检测电路10反馈的目标电气参数以及环境参数检测电路20反馈的目标环境参数，并在目标电气参数和目标环境参数满足预设加热条件的情况下，控制目标直流电路连通光伏系统的直流侧正极和直流侧负极，即使得光伏系统在目标直流电路所在位置形成短路连接，形成自光伏组件至该目标直流电路之间的短路回路，光伏组件产生的短路电流即可在该短路回路中流动，进而依靠短路电流产生热量，达到对光伏系统加热和除湿的目的。

需要说明的是，由于现有技术中的光伏系统最终大都是与交流电网相连的，因此，目标直流电路的选择，还应保证在目标直流电路连通直流侧正极和直流侧负极时，不会对交流电网的正常运行带来任何影响。结合现有技术中光伏系统的构成可知，目标直流电路可以是直流汇流箱中的DC/DC变换电路，也可以是逆变器直流侧的DC/DC变换电路。

可选的，在目标电气参数选择直流母线电压、目标环境参数选择环境温度和环境湿度中的至少一种的情况下，本实施例中述及的预设加热条件，可以包括多种组合形式，在实际应用中，可以选择如下形式中的任何一种：

一、环境温度低于预设温度阈值且直流母线电压高于预设电压阈值。

二、环境湿度高于预设湿度阈值且直流母线电压高于预设电压阈值。

三、环境温度低于预设温度阈值、环境湿度高于预设湿度阈值，且直流母线电压高于预设电压阈值。

需要说明的是，对于预设温度阈值、预设湿度阈值以及预设电压阈值，需要结合光伏系统的自身性能、光伏系统的运行环境，以及实际的控制要求灵活选择，本发明对于预设温度阈值、预设湿度阈值以及预设电压阈值的具体设置不做限定。

综上所述，本发明实施例提供的加热控制电路，在目标电气参数和目标环境参数满足预设加热条件的情况下，控制目标直流电路连通光伏系统的直流侧正极和直流侧负极，即短接系统的直流侧正极和直流侧负极，从而使得光伏组件至该目标直流电路之间形成闭合回路，短路电流会使得闭合回路中相关的设备发热，从而达到加热、除湿的目的。与现有技术相比，本发明提供的技术方案不需在光伏系统中额外设置加热装置，有助于降低光伏系统的整体建设成本和运维成本。

可选的，加热控制器还可以根据外部的控制指令控制上述加热过程，即在接收到的加热指令后，根据所得加热指令控制目标直流电路连通光伏系统的直流侧正极和直流侧负极，完成上述加热过程。

相应的，加热控制器还可以在控制目标直流电路连通所述直流侧正极和直流侧负极的时长达到预设加热时长后，控制目标直流电路断开。当然，对于预设加热时长的选取，需要结合光伏系统的自身性能、光伏系统的运行环境，以及实际的控制要求灵活选择，本发明对于上述预设加热时长的具体设置不做限定。

可选的，在上述内容的基础上，参见图2，图2是本发明实施例提供的一种光伏系统的结构框图，本实施例提供的光伏系统，包括：至少一个光伏组件(图中以一个示出)、直流汇流箱、逆变器和上述任一项实施例提供的加热控制电路，其中，

各光伏组件的输出端经直流汇流箱与逆变器的直流侧相连，形成直流主回路；

逆变器的交流侧与交流电网相连；

加热控制电路与直流主回路中的目标直流电路相连。

对于加热控制电路与光伏系统的具体连接方式，可以参照前述内容实现，此处不再复述。

可选的，如前述内容可知，光伏系统中的目标直流电路可以包括直流汇流箱或逆变器中的DC/DC变换电路。需要说明的是，由于加热控制器在实际应用中可以与直流汇流箱中的DC/DC变换电路相连，也可以与逆变器直流侧的DC/DC变换电路相连，因此，在图2所示实施例中，以虚线示出加热控制器与二者之间的连接关系，至于加热控制器具体与二者中的哪一个相连，可在实际应用中灵活选择。

在图2所示实施例的基础上参见图3，图3所示实施例中，目标直流电路来自于直流汇流箱，加热控制器在根据目标电气参数和目标环境参数满足预设加热条件的情况下，向目标直流电路发送控制信号，控制目标直流电路短接光伏系统的直流侧正极和直流侧负极。图3中Isc表示短路电流，虚线箭头所示路径即短路电流的流通路径，当然，短路电流所流过的设备，即可基于自身流过的短路电流产生热量，达到自加热的目的。

需要说明的是，图3中以开关K表示目标直流电路中的具体开关电路，加热控制电路输出至目标直流电路的控制信号，即控制相应开关电路导通的信号。

可选的，在实际应用中，前述两种电气设备中的DC/DC变换电路可以有多种选择，比如，可以是图4所示的两电平BOOST变换电路、图5所示的悬浮电容型三电平BOOST变换电路、图6所示的对称型三电平BOOST变换电路和图7所示的BUCK-BOOST变换电路中的一种。同时，图4至图7所示附图中，还示出可以实现短接直流侧正极和直流侧负极的开关。

可选的，为了提高电气设备的集成度，加热控制电路还可与直流汇流箱或逆变器集成设置，即将加热控制电路设置与直流汇流箱或逆变器之中。进一步的，加热控制电路中的加热控制器可以选择直流汇流箱中的控制器或逆变器中的控制器。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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，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物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种加热控制电路，其特征在于，包括：环境参数检测电路、电气参数检测电路和加热控制器，其中，

所述电气参数检测电路与光伏系统相连，采集所述光伏系统的目标电气参数；

所述环境参数检测电路采集所述光伏系统的运行环境中的目标环境参数；

所述加热控制器分别与所述电气参数检测电路、所述环境参数检测电路以及所述光伏系统中的目标直流电路相连；

所述加热控制器在所述目标电气参数和所述目标环境参数满足预设加热条件的情况下，控制所述目标直流电路连通所述光伏系统的直流侧正极和直流侧负极。

2.根据权利要求1所述的加热控制电路，其特征在于，所述环境参数检测电路包括温湿度检测电路；

所述目标环境参数包括环境温度、环境湿度中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的加热控制电路，其特征在于，所述电气参数检测电路包括电压检测电路；

所述目标电气参数包括所述光伏系统的直流母线电压。

4.根据权利要求3所述的加热控制电路，其特征在于，所述预设加热条件包括：

所述环境温度低于预设温度阈值且所述直流母线电压高于预设电压阈值，或者，

所述环境湿度高于预设湿度阈值，且所述直流母线电压高于所述预设电压阈值。

5.根据权利要求4所述的加热控制电路，其特征在于，所述预设加热条件还包括：

所述环境温度低于所述预设温度阈值、所述环境湿度高于所述预设湿度阈值，且所述直流母线电压高于所述预设电压阈值。

6.根据权利要求1所述的加热控制电路，其特征在于，所述加热控制器还用于接收加热指令，并根据所述加热指令控制所述目标直流电路连通所述光伏系统的直流侧正极和直流侧负极。

7.根据权利要求1-6任一项所述的加热控制电路，其特征在于，所述加热控制器在控制所述目标直流电路连通所述直流侧正极和所述直流侧负极的时长达到预设加热时长后，控制所述目标直流电路断开。

8.一种光伏系统，其特征在于，包括:至少一个光伏组件、直流汇流箱、逆变器和权利要求1-7任一项所述的加热控制电路，其中，

各所述光伏组件的输出端经所述直流汇流箱与所述逆变器的直流侧相连，形成直流主回路；

所述逆变器的交流侧与交流电网相连；

所述加热控制电路与所述直流主回路中的目标直流电路相连。

9.根据权利要求8所述的光伏系统，其特征在于，所述目标直流电路包括所述直流汇流箱或所述逆变器中的DC/DC变换电路。

10.根据权利要求9所述的光伏系统，其特征在于，所述DC/DC变换电路包括两电平BOOST变换电路、悬浮电容型三电平BOOST变换电路、对称型三电平BOOST变换电路和BUCK-BOOST变换电路中的一种。

11.根据权利要求8所述的光伏系统，其特征在于，所述加热控制电路与所述直流汇流箱或所述逆变器集成设置。

12.根据权利要求11所述的光伏系统，其特征在于，所述加热控制电路中的加热控制器包括所述直流汇流箱中的控制器或所述逆变器中的控制器。

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