CN113285484A - 光伏组件关断器、电流采样单点故障检测及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了光伏组件关断器、电流采样单点故障检测及控制方法，以判别电流采样电路是否存在单点故障。该单点故障检测方法包括：光伏组件关断器在检测到自身电流采样电路的采样值超过阈值时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及光伏组件关断器、电流采样单点故障检测及控制方法。
背景技术
在光伏发电系统中，光伏组件关断器的输入端接光伏组件，其输出端与其他光伏组件关断器的输出端串联接入逆变器的直流母线，例如图1所示。
图2示出了一种现有的光伏组件关断器，包括：主回路开关Q(图2仅以主回路开关Q为一开关管作为示例)、旁路二极管D1、电流采样电路、启动电源和防倒灌二极管D2；其中，旁路二极管D1反向并联在光伏组件关断器的输出端，主回路开关Q串联在光伏组件关断器的输入端与旁路二极管D1之间(图2仅以主回路开关Q串联在光伏组件关断器的输入正极与旁路二极管D1的阴极之间作为示例，此外主回路开关Q也可以接在光伏组件关断器的输入负极与旁路二极管D1的阳极之间)；所述启动电源的输出端经防倒灌二极管D2接入旁路二极管D1的阴极；所述电流采样电路用于采集主回路开关Q开通时流过主回路开关Q的直流母线电流以及主回路开关Q关断时流过旁路二极管D1的直流母线电流(图2仅以电流采样电路接在光伏组件关断器的输出负极作为示例，此外电流采样电路也可以接在光伏组件关断器的输出正极)。
在需要各主回路开关Q进入开通状态时，逆变器在各启动电源的电力支撑下对直流母线施加电流波动，使直流母线电流超过阈值Imax；各光伏组件关断器在自身电流采样电路的采样值超过阈值时，控制自身主回路开关Q进入开通状态。但是，当电流采样电路存在单点故障时，其采样值也可能超出该阈值，而实际上直流母线电流为零，致使主回路开关Q误开通。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了光伏组件关断器、电流采样单点故障检测及控制方法，以判别电流采样电路是否存在单点故障。
一种电流采样单点故障检测方法，包括：
光伏组件关断器在检测到自身电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障；
其中，本光伏组件关断器包括：主回路开关、旁路二极管、电流采样电路、启动电源、防倒灌二极管以及用于采集本光伏组件关断器的输出电压Uo的第一电压传感器和用于采集所述启动电源的输出电压Ustart的第二电压传感器；所述旁路二极管反向并联在本光伏组件关断器的输出端，所述主回路开关串联在本光伏组件关断器的输入端与所述旁路二极管之间；所述启动电源的输出端经所述防倒灌二极管接入所述旁路二极管的阴极；所述电流采样电路用于采集所述主回路开关开通时流过所述主回路开关的直流母线电流以及所述主回路开关关断时流过所述旁路二极管的直流母线电流。
可选的，所述光伏组件关断器在检测到自身电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障，包括：
判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，若否，判定自身电流采样电路存在单点故障；
所述第一工况下的参量特征包括：Uo>Uin_protect且Ustart＝Uth且Isample>Imax；Uin_protect为本光伏组件关断器的输入欠压保护电压值，Uth为所述启动电源不带载时的输出电压；
所述第二工况下的参量特征包括：Uo≤-Ud1且Ustart≤Ud2-Ud1且Isample>Imax；Ud1为旁路二极管的导通压降，Ud2为防倒灌二极管的导通压降。
可选的，当所述第一电压传感器能采样负电压时，所述判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，包括：
本光伏组件关断器获取自身输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample；
判断是否满足-Ud1<Uo<Uin_protect且Isample>Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
可选的，当所述第一电压传感器的采样精度超过预设精度时，所述判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，包括：
本光伏组件关断器获取自身输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample；
判断是否满足Uth-Ud2≤Uo≤Uth且Isample>Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
可选的，当所述第一电压传感器的采样精度不超过预设精度时，所述判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，包括：
本光伏组件关断器获取自身输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample；
判断是否满足Uo<Uin_protect且Ustart＞Ud2-Ud1且Isample＞Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
可选的，所述光伏组件关断器在检测到自身电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障，包括：
光伏组件关断器获取自身输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample；
判断是否满足Uo≥Uth-Ud2且Ustart＝Uth且Isample>Imax，若是，判定自身电流采样电路存在单点故障；
Ud2为所述防倒灌二极管的导通压降，Uth为所述启动电源不带载时的输出电压。
一种光伏组件关断器控制方法，包括：光伏组件关断器在利用上述任一种电流采样单点故障检测方法检测到自身电流采样电路存在单点故障时，控制自身主回路开关维持在关断状态。
一种光伏组件关断器，包括控制单元、主回路开关、旁路二极管、电流采样电路、启动电源、防倒灌二极管以及用于采集本光伏组件关断器的输出电压Uo的第一电压传感器和用于采集所述启动电源的输出电压Ustart的第二电压传感器；
其中，所述旁路二极管反向并联在本光伏组件关断器的输出端，所述主回路开关串联在本光伏组件关断器的输入端与所述旁路二极管之间；所述启动电源的输出端经所述防倒灌二极管接入所述旁路二极管的阴极；所述电流采样电路用于采集所述主回路开关开通时流过所述主回路开关的直流母线电流以及所述主回路开关关断时流过所述旁路二极管的直流母线电流；
所述控制单元，用于在检测到所述电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障。
可选的，所述控制单元具体用于判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，若否，判定所述电流采样电路存在单点故障；
所述第一工况下的参量特征包括：Uo>Uin_protect且Ustart＝Uth且Isample>Imax；Uin_protect为本光伏组件关断器的输入欠压保护电压值，Ustart为启动电源输出电压，Uth为启动电源不带载时的输出电压；
所述第二工况下的参量特征包括：Uo≤-Ud1且Ustart≤Ud2-Ud1且Isample>Imax；Ud1为旁路二极管的导通压降，Ud2为防倒灌二极管的导通压降。
可选的，当所述第一电压传感器能采样负电压时，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足-Ud1<Uo<Uin_protect且Isample>Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
可选的，当所述第一电压传感器的采样精度超过预设精度时，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足Uth-Ud2≤Uo≤Uth且Isample>Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
可选的，当所述第一电压传感器的采样精度不超过预设精度时，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足Uo<Uin_protect且Ustart＞Ud2-Ud1且Isample＞Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
可选的，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足Uo≥Uth-Ud2且Ustart＝Uth且Isample>Imax，若是，判定电流采样电路存在单点故障；
Ud2为所述防倒灌二极管的导通压降，Uth为所述启动电源不带载时的输出电压。
可选的，所述控制单元还用于在检测到电流采样电路存在单点故障时，控制光伏组件快速关断器的主回路开关维持在关断状态。
从上述的技术方案可以看出，本发明通过采集光伏组件关断器输出电压、启动电源输出电压以及电流采样电路采样值中的若干个特征参量，将其与对应阈值作比较，从而判断出电流采样电路是否存在单点故障。
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为现有技术公开的一种光伏发电系统结构示意图；
图2为现有技术公开的一种光伏组件关断器结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种电流采样单点故障检测方法流程图；
图4为图2所示电路在第一工况下的电流流向示意图；
图5为图2所示电路在第二工况下的电流流向示意图；
图6为现有技术公开的一种电流采样电路结构示意图；
图7为图3所述方法的一种具体实现方法流程图；
图8为图3所述方法的又一种具体实现方法流程图；
图9为图3所述方法的又一种具体实现方法流程图；
图10为本发明实施例公开的又一种电流采样单点故障检测方法流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例公开了一种电流采样单点故障检测方法，包括：光伏组件关断器在检测到自身电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障。其中，本光伏组件关断器的电路结构除“背景技术”部分的描述外，还包括用于采集本光伏组件关断器的输出电压Uo的第一电压传感器和用于采集所述启动电源的输出电压Ustart的第二电压传感器，所述第一电压传感器和第二电压传感器未在图2中示出。
本发明实施例通过采集光伏组件关断器输出电压、启动电源输出电压以及电流采样电路采样值中的若干个特征参量，将其与对应阈值作比较，从而判断出电流采样电路是否存在单点故障。
可选的，参见图3，所述光伏组件关断器在检测到自身电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障，包括：
步骤S01：判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，若否，进入步骤S02，若是，进入步骤S03。
所述第一工况是指：光伏组件关断器中的电流采样电路正常工作，且直流母线电流超过阈值Imax，且光伏组件关断器中的主回路开关Q处于开通状态(即光伏组件关断器处于直通状态)。
以图2所示光伏组件关断器为例，当处于所述第一工况下时，直流母线电流在光伏组件关断器内的流通方向如图4所示，具体为：光伏组件关断器的输出负极→光伏组件关断器的输入负极→光伏组件→光伏组件关断器的输入正极→主回路开关Q→光伏组件关断器的输出正极。此时，光伏组件关断器的输入电压Uin等于输出电压Uo，旁路二极管D1和防倒灌二极管D2均承受反压电压而处于截止状态，采样值Isample等于真实值，Isample＞Imax，光伏组件关断器内各参量特征如下：Uo>Uin_protect，且Ustart＝Uth，且Isample>Imax；Uin_protect为光伏组件关断器输入欠压保护电压值，例如8V，当输入电压低于Uin_protect时，关断器关断；Ustart为启动电源输出电压；Uth为启动电源不带载时的输出电压也即启动电源开路电压，例如1V。
所述第二工况是指：光伏组件关断器中的电流采样电路正常工作，且直流母线电流超过阈值Imax，且光伏组件关断器中的主回路开关Q处于关断状态(即光伏组件关断器处于旁路状态)。
以图2所示光伏组件关断器为例，当处于所述第二工况下时，直流母线电流在光伏组件关断器内的流通方向如图5所示，具体为：光伏组件关断器的输出负极→旁路二极管D1的阳极→旁路二极管D1的阴极→光伏组件关断器的输出正极。此时，旁路二极管D1和防倒灌二极管D2均承受正向电压而处于导通状态，采样值Isample等于真实值，Isample>Imax，光伏组件关断器内各参量特征如下：Uo≤-Ud1(不考虑线路损耗时，Uo＝-Ud1；考虑线路损耗时，Uo<-Ud1)，且Ustart≤Ud2-Ud1(不考虑线路损耗时，Ustart＝Ud2-Ud1；考虑线路损耗时，Ustart<Ud2-Ud1)，且Isample>Imax；Ud1为旁路二极管D1的导通压降；Ud2为防倒灌二极管D2的导通压降。
步骤S02：判定电流采样电路存在单点故障，至此本轮检测结束。
步骤S03：判定电流采样电路不存在单点故障，至此本轮检测结束。
具体的，步骤S02～步骤S03中判定电流采样电路存在/不存在单点故障的原理分析如下：
光伏组件关断器中的电流采样电路例如包括顺次相连的采样电阻、调理电路、保护电路和模数转换电路，模数转换电路的输出端接入光伏组件关断器中的控制单元(控制单元是整个光伏组件关断器的“大脑”，负责控制光伏组件关断器中的电压采样电路、电流采样电路、主回路开关Q等进行工作，并进行相应的逻辑判断；控制单元未在图2中未示出)，如图6所示。当图6所示电流采样电路存在单点故障时，会使得所述控制单元误判直流母线电流超出阈值Imax，该单点故障例如是：所述采样电阻短路，或者所述调理电路中的运放输出端与运放供电电源之间短路，或者所述保护电路的供电电源与保护点之间短路，或者所述模数转换电路的采样端口与所述模数转换电路的供电电源之间短路等。
当电流采样电路正常工作时，其只会在上述第一工况和第二工况下检测到直流母线电流超出阈值Imax；如果电流采样电路既不处于第一工况也不处于第二工况，却检测到了直流母线电流超出阈值Imax，则必然是出现了单点故障。在电流采样电路出现单点故障时，主回路开关Q和续流二极管D1均未导通，直流母线上无电流流过，光伏组件关断器内各参量特征如下：Uo≥Uth-Ud2，且Ustart＝Uth，且Isample>Imax。
基于此，本发明实施例利用排除法检测电流采样电路是否存在单点故障，即当Isample>Imax时，只要光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征“Uo>Uin_protect，且Ustart＝Uth，且Isample>Imax”又不符合其在第二工况下的参量特征“Uo≤-Ud1，且Ustart≤Ud2-Ud1，且Isample>Imax”，就说明所述光伏组件关断器中的电流采样电路必然存在单点故障，反之则不存在单点故障。
可选的，在依据上述判断标准将当前工况下的参量特征与对应阈值做比较时，可依据光伏组件关断器输出电压采样精度的高低以及能否采样负电压，整理出更精简的、更适合的比较方式。具体描述如下：
当光伏组件关断器输出电压采样能够采样负电压时，整理得到的更精简的、更适合的比较方式如图7所示，包括：
步骤S11：获取光伏组件关断器的输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample。
步骤S12：判断是否满足-Ud1<Uo<Uin_protect且Isample>Imax，若是，说明本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征又不符合其在第二工况下的参量特征，此时进入步骤S13，若否，进入步骤S14。
步骤S13：判定电流采样电路存在单点故障，至此本轮检测结束。
步骤S14：判定电流采样电路不存在单点故障，至此本轮检测结束。
当光伏组件关断器输出电压采样精度较高时，整理得到的更精简的、更适合的比较方式如图8所示，包括：
步骤S21：获取光伏组件关断器的输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample。
步骤S22：判断是否满足Uth-Ud2≤Uo≤Uth且Isample>Imax，若是，说明本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征又不符合其在第二工况下的参量特征(已知Uin_protect>Uth且Uth-Ud2＞0，所以当Uth-Ud2≤Uo≤Uth时，必然不满足Uo≤-Ud1且不满足Uo≤-Ud1)，此时进入步骤S23，若否，进入步骤S24。
具体的，由于与Uo作比较的两阈值Uth-Ud2、Uth均为较小值，所以要求光伏组件关断器输出电压采样精度较高。
步骤S23：判定电流采样电路存在单点故障，至此本轮检测结束。
步骤S24：判定电流采样电路不存在单点故障，至此本轮检测结束。
当光伏组件关断器输出电压采样精度较低时，整理得到的更精简的、更适合的比较方式如图9所示，包括：
步骤S31：获取光伏组件关断器的输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample。
步骤S32：判断是否满足Uo<Uin_protect且Ustart＞Ud2-Ud1且Isample＞Imax，若是，说明本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征又不符合其在第二工况下的参量特征，此时进入步骤S33，若否，进入步骤S34。
具体的，由于与Uo作比较的两阈值Uin_protect为较大值，所以允许光伏组件关断器输出电压采样精度较低。
步骤S33：判定电流采样电路存在单点故障，至此本轮检测结束。
步骤S34：判定电流采样电路不存在单点故障，至此本轮检测结束。
此外，基于前文描述的“在电流采样电路出现单点故障时，主回路开关Q和续流二极管D1均未导通，直流母线上无电流流过，光伏组件关断器内各参量特征如下：Uo≥Uth-Ud2，且Ustart＝Uth，且Isample>Imax”，区别于图3所示的排除法，本发明实施例也可以用直接判定法检测电流采样电路是否存在单点故障，如图10所示，包括：
步骤S41：获取光伏组件关断器的输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样电流Isample。
步骤S42：判断是否满足Uo≥Uth-Ud2且Ustart＝Uth且Isample>Imax，若是，进入步骤S43，若否，进入步骤S44。
步骤S43：判定电流采样电路存在单点故障，至此本轮检测结束。
步骤S44：判定电流采样电路不存在单点故障，至此本轮检测结束。
图10所示所示方案也是要求光伏组件关断器输出电压采样精度较高。
综上，上述公开的任一实施例通过采集光伏组件关断器的输出电压、启动电源的输出电压以及电流采样电路的采样值中的若干个特征参量，将其与对应阈值作比较，从而判断出电流采样电路是否存在单点故障。
此外，本发明实施例还公开了一种光伏组件关断器控制方法，包括：光伏组件关断器在利用上述公开的任一种电流采样单点故障检测方法检测到自身电流采样电路存在单点故障时，控制自身主回路开关维持在关断状态。
与上述方法实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种光伏组件关断器，包括控制单元、主回路开关、旁路二极管、电流采样电路、启动电源、防倒灌二极管以及用于采集本光伏组件关断器的输出电压Uo的第一电压传感器和用于采集所述启动电源的输出电压Ustart的第二电压传感器；
其中，所述旁路二极管反向并联在本光伏组件关断器的输出端，所述主回路开关串联在本光伏组件关断器的输入端与所述旁路二极管之间；所述启动电源的输出端经所述防倒灌二极管接入所述旁路二极管的阴极；所述电流采样电路用于采集所述主回路开关开通时流过所述主回路开关的直流母线电流以及所述主回路开关关断时流过所述旁路二极管的直流母线电流；
所述控制单元，用于在检测到所述电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障。
可选的，当采用排除法时，所述控制单元具体用于判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，若否，判定所述电流采样电路存在单点故障；
所述第一工况下的参量特征包括：Uo>Uin_protect且Ustart＝Uth且Isample>Imax；Uin_protect为本光伏组件关断器的输入欠压保护电压值，Ustart为启动电源输出电压，Uth为启动电源不带载时的输出电压；
所述第二工况下的参量特征包括：Uo≤-Ud1且Ustart≤Ud2-Ud1且Isample>Imax；Ud1为旁路二极管的导通压降，Ud2为防倒灌二极管的导通压降。
可选的，在上述排除法下，当光伏组件关断器输出电压采样能采样负电压时，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足-Ud1<Uo<Uin_protect且Isample>Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
可选的，在上述排除法下，当光伏组件关断器输出电压采样精度超过预设精度时，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足Uth-Ud2≤Uo≤Uth且Isample>Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
可选的，在上述排除法下，当光伏组件关断器输出电压采样精度不超过预设精度时，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足Uo<Uin_protect且Ustart＞Ud2-Ud1且Isample＞Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
可选的，当采用直接判定法时，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足Uo≥Uth-Ud2且Ustart＝Uth且Isample>Imax，若是，判定电流采样电路存在单点故障；
Ud2为所述防倒灌二极管的导通压降，Uth为所述启动电源不带载时的输出电压。
可选的，在上述公开的任一种光伏组件关断器中，所述控制单元还用于在检测到光伏组件关断器中的电流采样电路存在单点故障时，控制光伏组件关断器的主回路开关维持在关断状态。
本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的光伏组件关断器而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的不同对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。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，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商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实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例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 (14)
1.一种电流采样单点故障检测方法，其特征在于，包括：
光伏组件关断器在检测到自身电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障；
其中，本光伏组件关断器包括：主回路开关、旁路二极管、电流采样电路、启动电源、防倒灌二极管以及用于采集本光伏组件关断器的输出电压Uo的第一电压传感器和用于采集所述启动电源的输出电压Ustart的第二电压传感器；所述旁路二极管反向并联在本光伏组件关断器的输出端，所述主回路开关串联在本光伏组件关断器的输入端与所述旁路二极管之间；所述启动电源的输出端经所述防倒灌二极管接入所述旁路二极管的阴极；所述电流采样电路用于采集所述主回路开关开通时流过所述主回路开关的直流母线电流以及所述主回路开关关断时流过所述旁路二极管的直流母线电流。
2.根据权利要求1所述的电流采样单点故障检测方法，其特征在于，所述光伏组件关断器在检测到自身电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障，包括：
判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，若否，判定自身电流采样电路存在单点故障；
所述第一工况下的参量特征包括：Uo>Uin_protect且Ustart＝Uth且Isample>Imax；Uin_protect为本光伏组件关断器的输入欠压保护电压值，Uth为所述启动电源不带载时的输出电压；
所述第二工况下的参量特征包括：Uo≤-Ud1且Ustart≤Ud2-Ud1且Isample>Imax；Ud1为旁路二极管的导通压降，Ud2为防倒灌二极管的导通压降。
3.根据权利要求2所述的电流采样单点故障检测方法，其特征在于，当所述第一电压传感器能采样负电压时，所述判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，包括：
本光伏组件关断器获取自身输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample；
判断是否满足-Ud1<Uo<Uin_protect且Isample>Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
4.根据权利要求2所述的电流采样单点故障检测方法，其特征在于，当所述第一电压传感器的采样精度超过预设精度时，所述判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，包括：
本光伏组件关断器获取自身输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample；
判断是否满足Uth-Ud2≤Uo≤Uth且Isample>Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
5.根据权利要求2所述的电流采样单点故障检测方法，其特征在于，当所述第一电压传感器的采样精度不超过预设精度时，所述判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，包括：
本光伏组件关断器获取自身输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample；
判断是否满足Uo<Uin_protect且Ustart＞Ud2-Ud1且Isample＞Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
6.根据权利要求1所述的电流采样单点故障检测方法，其特征在于，所述光伏组件关断器在检测到自身电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障，包括：
光伏组件关断器获取自身输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample；
判断是否满足Uo≥Uth-Ud2且Ustart＝Uth且Isample>Imax，若是，判定自身电流采样电路存在单点故障；
Ud2为所述防倒灌二极管的导通压降，Uth为所述启动电源不带载时的输出电压。
7.一种光伏组件关断器控制方法，其特征在于，包括：光伏组件关断器在利用权利要求1-6中任一项所述的电流采样单点故障检测方法检测到自身电流采样电路存在单点故障时，控制自身主回路开关维持在关断状态。
8.一种光伏组件关断器，其特征在于，包括控制单元、主回路开关、旁路二极管、电流采样电路、启动电源、防倒灌二极管以及用于采集本光伏组件关断器的输出电压Uo的第一电压传感器和用于采集所述启动电源的输出电压Ustart的第二电压传感器；
其中，所述旁路二极管反向并联在本光伏组件关断器的输出端，所述主回路开关串联在本光伏组件关断器的输入端与所述旁路二极管之间；所述启动电源的输出端经所述防倒灌二极管接入所述旁路二极管的阴极；所述电流采样电路用于采集所述主回路开关开通时流过所述主回路开关的直流母线电流以及所述主回路开关关断时流过所述旁路二极管的直流母线电流；
所述控制单元，用于在检测到所述电流采样电路的采样值Isample超出阈值Imax时，利用自身电压采样电路的采样值与对应阈值作比较，来判断自身电流采样电路是否存在单点故障。
9.根据权利要求8所述的光伏组件关断器，其特征在于，所述控制单元具体用于判断本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征是否符合其在第一工况或第二工况下的参量特征，若否，判定所述电流采样电路存在单点故障；
所述第一工况下的参量特征包括：Uo>Uin_protect且Ustart＝Uth且Isample>Imax；Uin_protect为本光伏组件关断器的输入欠压保护电压值，Ustart为启动电源输出电压，Uth为启动电源不带载时的输出电压；
所述第二工况下的参量特征包括：Uo≤-Ud1且Ustart≤Ud2-Ud1且Isample>Imax；Ud1为旁路二极管的导通压降，Ud2为防倒灌二极管的导通压降。
10.根据权利要求9所述的光伏组件关断器，其特征在于，当所述第一电压传感器能采样负电压时，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足-Ud1<Uo<Uin_protect且Isample>Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
11.根据权利要求9所述的光伏组件关断器，其特征在于，当所述第一电压传感器的采样精度超过预设精度时，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足Uth-Ud2≤Uo≤Uth且Isample>Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
12.根据权利要求9所述的光伏组件关断器，其特征在于，当所述第一电压传感器的采样精度不超过预设精度时，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足Uo<Uin_protect且Ustart＞Ud2-Ud1且Isample＞Imax，若是，判定本光伏组件关断器在当前工况下的参量特征既不符合其在第一工况下的参量特征也不符合其在第二工况下的参量特征。
13.根据权利要求8所述的光伏组件关断器，其特征在于，所述控制单元具体用于获取光伏组件关断器的输出电压Uo、启动电源的输出电压Ustart和电流采样电路的采样值Isample；判断是否满足Uo≥Uth-Ud2且Ustart＝Uth且Isample>Imax，若是，判定电流采样电路存在单点故障；
Ud2为所述防倒灌二极管的导通压降，Uth为所述启动电源不带载时的输出电压。
14.根据权利要求8-13中任一项所述的光伏组件关断器，其特征在于，所述控制单元还用于在检测到电流采样电路存在单点故障时，控制光伏组件快速关断器的主回路开关维持在关断状态。
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|---|---|---|---|
| CN202110752722.2A CN113285484A (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 光伏组件关断器、电流采样单点故障检测及控制方法 |
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| CN202110752722.2A CN113285484A (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 光伏组件关断器、电流采样单点故障检测及控制方法 |
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| CN113285484A true CN113285484A (zh) | 2021-08-20 |
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|---|---|
| CN (1) | CN113285484A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023130522A1 (zh) * | 2022-01-10 | 2023-07-13 | 浙江英达威芯电子有限公司 | 一种关断器检测与控制方法和检测仪 |
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| US20130015875A1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | United Solar Ovonic Llc | Failure detection system for photovoltaic array |
| CN103107518A (zh) * | 2012-12-24 | 2013-05-15 | 深圳创动科技有限公司 | 一种光伏逆变器及其保护装置 |
| CN111478290A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-07-31 | 阳光电源股份有限公司 | 一种快速关断方法、光伏组件关断器和光伏系统 |
-
2021
- 2021-07-02 CN CN202110752722.2A patent/CN113285484A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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| US20130015875A1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | United Solar Ovonic Llc | Failure detection system for photovoltaic array |
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Cited By (1)
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| WO2023130522A1 (zh) * | 2022-01-10 | 2023-07-13 | 浙江英达威芯电子有限公司 | 一种关断器检测与控制方法和检测仪 |
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