CN114002612A - 一种反接检测电路、方法及供电系统 - Google Patents

一种反接检测电路、方法及供电系统 Download PDF

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CN114002612A CN202111250508.3A CN202111250508A CN114002612A CN 114002612 A CN114002612 A CN 114002612A CN 202111250508 A CN202111250508 A CN 202111250508A CN 114002612 A CN114002612 A CN 114002612A
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李光一
黄猛
姜颖异
宋春阳
徐志国
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Abstract

本发明公开一种反接检测电路、方法及供电系统。所述直流端口用于接入直流供电设备，所述供电系统还包括第一开关，用于控制所述直流端口与所述供电系统的直流母线之间的通断，所述电路包括：反接检测模块，设置在所述直流端口的正极端子和负极端子之间，用于在所述第一开关处于断开状态时，检测直流供电设备与所述直流端口是否反接。通过本发明，能够避免反接导致的变频器受损问题，提高供电系统的安全性。

Description

一种反接检测电路、方法及供电系统
技术领域
本发明涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种反接检测电路、方法及供电系统。
背景技术
目前，包括多个电源的供电系统(例如光伏供电系统)中需要将直流供电设备接入变频器的直流母线之中，但是直流供电设备(例如光伏发电设备)与供电系统的直流端口的正负极端子可能会反接，如果反接，会造成短路，将对变频器造成极大破坏，因此必须对光伏组串与变频器之间的接口进行反接检测。
针对现有技术中直流供电设备与供电系统的直流端口的正负极端子反接导致变频器受损的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例中提供一种反接检测电路、方法及供电系统，以解决现有技术中直流供电设备与供电系统的直流端口的正负极端子反接导致变频器受损的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种反接检测电路，应用于具有直流端口的供电系统，所述直流端口用于接入直流供电设备，所述供电系统还包括第一开关，用于控制所述直流端口与所述供电系统的直流母线之间的通断，所述反接检测电路包括：
反接检测模块，设置在所述直流端口的正极端子和负极端子之间，用于在所述第一开关处于断开状态时，检测直流供电设备与所述直流端口是否反接。
进一步地，所述反接检测模块包括：
正极检测单元，连接所述直流端口的正极端子；
负极检测单元，连接所述直流端口的负极端子；
第二开关，设置在所述正极检测单元和所述负极检测单元之间，用于在所述第一开关处于断开状态时闭合，控制所述直流端口的正极端子与所述直流端口的负极端子导通。
进一步地，所述正极检测单元包括：反向并联的第一发光二极管和第二发光二极管，所述第一发光二极管和所述第二发光二极管用于通过自身的发光状态指示电流方向。
进一步地，所述负极检测单元包括：反向并联的第三发光二极管和第四发光二极管，所述第三发光二极管和所述第四发光二极管用于通过自身的发光状态指示电流方向。
进一步地，所述反接检测模块还用于：在检测到所述直流供电设备与所述直流端口未反接后，为所述直流母线充电。
进一步地，所述正极检测单元还包括：第一电阻，设置在所述直流端口的正极端子和所述第二开关之间，且与所述正极检测单元串联设置；
所述负极检测单元还包括：第二电阻，设置在所述直流端口的负极端子和所述第二开关之间，且与所述负极检测单元串联设置。
进一步地，所述电路还包括：
第三开关，所述第三开关为双极开关，其第一极与所述正极检测单元并联设置，其第二极与所述负极检测单元并联设置；
所述第三开关用于在所述直流母线充电完成之后导通。
本发明还提供一种供电系统，包括整流模块和逆变模块，所述整流模块和所述逆变模块之间通过直流母线连接，从所述直流母线上引出直流端口，所述供电系统还包括上述反接检测电路。
进一步地，所述供电系统还包括：
第四开关，设置在所述整流模块的交流输入端和所述逆变模块的交流输出端之间，用于在所述逆变模块的交流输出端连接的交流负载停止运行时导通。
本发明还提供一种反接检测方法，应用于具有直流端口的供电系统，所述直流端口用于接入直流供电设备，所述供电系统还包括第一开关，用于控制所述直流端口与所述供电系统的直流母线之间的通断，所述方法包括：
控制所述第一开关断开；
通过反接检测模块检测直流供电设备与所述直流端口是否反接；其中，所述反接检测模块设置在所述直流端口的正极端子和负极端子之间。
进一步地，所述反接检测模块包括首位顺次连接的正极检测单元、负极检测单元和第二开关，所述正极检测单元包括反向并联的第一发光二极管和第二发光二极管，所述负极检测单元包括反向并联的第三发光二极管和第四发光二极管；
通过反接检测模块检测直流供电设备与所述直流端口是否反接，包括：
控制所述第二开关闭合；
判断是否满足所述第二发光二极管和所述第三发光二极管同时发光，且所述第一发光二极管和所述第四发光二极管同时截止；
如果是，则判定所述直流供电设备与所述直流端口未反接；
如果否，则判定所述直流供电设备与所述直流端口反接。
进一步地，判定所述直流供电设备与所述直流端口未反接后，所述方法还包括：
控制所述第一开关闭合，使所述直流供电设备通过所述反接检测模块为所述直流母线充电；
在充电完成后，控制所述第二开关断开。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述反接检测方法。
应用本发明的技术方案，在供电系统的直流端口与直流母线之间的第一开关处于断开状态时，通过设置在直流端口的正极端子和负极端子之间的反接检测模块检测直流供电设备与直流端口是否反接，能够实现在直流供电设备接入供电系统之前，进行反接检测，从根本上解决直流供电设备与直流端口的正负极端子反接的问题，避免反接导致的变频器受损问题，提高供电系统的安全性。
附图说明
图1为根据本发明实施例的反接检测电路与供电电路中其他器件之间的连接关系图；
图2为根据本发明实施例的反接检测模块的结构图；
图3为根据本发明实施例的供电系统的结构图；
图4为根据本发明实施例的反接检测方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述开关，但这些开关不应限于这些术语。这些术语仅用来将设置在不同位置的开关区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一开关也可以被称为第二开关，类似地，第二开关也可以被称为第一开关。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，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商品或者装置不仅包括那些要素，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商品或者装置所固有的要素。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商品或者装置中还存在另外的相同要素。
下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。
实施例1
本实施例提供一种反接检测电路，应用于具有直流端口的供电系统，图1为根据本发明实施例的反接检测电路与供电电路中其他器件之间的连接关系图，如图1所示，上述供电系统包括整流模块1和逆变模块2，整流模块1和逆变模块2共同构成变频器，整流模块1和逆变模块2之间通过直流母线连接，该直流母线包括正极线P1和负极线N1，上述供电系统包括直流端口3，该直流端口3包括正极端子P和负极端子N，用于接入直流供电设备(例如光伏发电设备)，该供电系统还包括第一开关QF1，用于控制直流端口3与供电系统的直流母线之间的通断。
为了检测直流供电设备与上述直流端口3是否反接，如图1所示，所述反接检测电路包括：
反接检测模块4，设置在直流端口3的正极端子P和负极端子N之间，用于在第一开关QF1处于断开状态时，检测直流供电设备(图中未示出)与直流端口3是否反接。
本实施例的反接检测电路，在供电系统的直流端口与直流母线之间的第一开关处于断开状态时，通过设置在直流端口的正极端子和负极端子之间的反接检测模块检测直流供电设备与直流端口是否反接，能够实现在直流供电设备接入供电系统之前，进行反接检测，从根本上解决直流供电设备与直流端口的正负极端子反接的问题，避免反接导致的变频器受损问题，提高供电系统的安全性。
实施例2
本实施例提供另一种反接检测电路，图2为根据本发明实施例的反接检测模块的结构图，如图2所示，该反接检测模块包括：正极检测单元41，连接直流端口3的正极端子P；负极检测单元42，连接直流端口3的负极端子N；第二开关KM1，设置在正极检测单元41和负极检测单元42之间，用于在第一开关QF1处于断开状态时闭合，控制直流端口3的正极端子P与直流端口3的负极端子N导通。
为了便于显示直流供电设备与直流接口的电流方向，进而判断是否反接，上述正极检测单元41包括：反向并联的第一发光二极管D1和第二发光二极管D2，第一发光二极管D1和第二发光二极管D2用于通过自身的发光状态指示电流方向。
类似地，上述负极检测单元包括：反向并联的第三发光二极管D3和第四发光二极管D4，第三发光二极管D3和第四发光二极管D4用于通过自身的发光状态指示电流方向。
为了实现对直流母线充电，反接检测模块4还包括：第一电阻R1，设置在直流端口3的正极端子P和第二开关KM1之间，且与正极检测单元41串联设置，需要说明的是，此处不限制第一电阻R1的位置具体为靠近直流端口3的正极端子P一侧，还是靠近第二开关KM1一侧，只要保证第一电阻R1与正极检测单元41串联设置即可。
为了实现对直流母线充电，反接检测模块4还包括：第二电阻R2，设置在直流端口3的负极端子N和第二开关KM1之间，且与负极检测单元42串联设置，需要说明的是，此处不限制第二电阻R2的位置具体为靠近直流端口3的负极端子N一侧，还是靠近第二开关KM1一侧，只要保证第二电阻R2与负极检测单元42串联设置即可。
在具体实施时，如果上述第二发光二极管D2和第三发光二极管D3同时发光，且第一发光二极管D1和第四发光二极管D4同时截止，则表明电流方向为由直流端口3的正极端子流向负极端子，说明直流供电设备(图中未示出)与直流端口3未反接，如果上述第二发光二极管D2和第三发光二极管D3同时截止，且第一发光二极管D1和第四发光二极管D4同时发光，说明直流供电设备(图中未示出)与直流端口3反接。
上述反接检测模块还用于：在检测到直流供电设备与直流端口3未反接后，为所述直流母线充电，因此，在直流供电设备接入后，直流母线完成充电之前，接通反接检测模块进行检测，如果检测反接，则调换直流供电设备的正负极端子，如果未反接，则控制上述第一开关QF1闭合，然后利用上述反接检测模块对直流母线进行充电，充电完成后，需要断开上述反接检测模块，进入正常供电模式，因此，上述反接检测电路还包括：
第三开关KA1，如图2所示，第三开关KA1为双极开关，其第一极与正极检测单元并联设置，其第二极与负极检测单元并联设置；第三开关KA1用于在直流母线充电完成后导通，以连接直流端子3和直流母线。在直流母线充电完成后，第三开关KA1导通，直流端子3和直流母线之间导通，直流供电设备开始向直流母线供电。
本实施例的反接检测电路，利用第一电阻R1与反向并联的第一发光二极管D1、第二发光二极管D2串联，再通过第二开关KM1与反向并联的第三发光二极管D3、第四发光二极管D4，R1串联，同时第三开关KA1为双极开关，其第一极与第一电阻R1、第一发光二极管D1、第二发光二极管D2形成的串并联电路并联，第二极与第二电阻R2、第三发光二极管D3、第四发光二极管D4形成的串并联电路并联，形成反接检测电路。当接入直流供电设备后，断开第三开关KA1，闭合第二开关KM1，当光伏电源线接入正确时第二发光二极管D2、第三发光二极管D3同时发光，第一发光二极管D1、第四发光二极管D4截止不发光。当光伏电源线反接时，第一发光二极管D1、第四发光二极管D4发光，第二发光二极管D2、第三发光二极管D3截止不发光。
当直流供电设备接入正确时，便可以断开第二开关KM1，闭合第一开关QF1，开始进行直流母线充电，当充电完成时闭合第三开关KA1将正极检测单元41、第一电阻R1和负极检测单元42、第二电阻R2短路掉，便可以进行正常的直流供电设备的供电模式，利用逆变模块的逆变过程向交流负载供电，抑或可以向整流模块、逆变模块同时供电，运行纯发电模式，即直流供电设备只向电网发电，不向交流负载供电。
实施例3
本实施例提供一种供电系统，图3为根据本发明实施例的供电系统的结构图，如图3所示，所述供电系统包括：整流模块1和逆变模块2，所述整流模块1和逆变模块2之间通过直流母线连接，从所述直流母线上引出直流端口3，所述供电系统还包括上述实施例中的反接检测电路。
传统的直流供电系统处于纯发电模式时，直流供电设备通过直流母线向整个系统供电，此时只有整流模块在进行工作，逆变模块处于闲置状态。为了避免这种浪费，本发明提出将逆变模块的交流输出端的三相端子U、V、W与整流模块的交流输入端的三相端子A、B、C连接，当交流负载处于关闭的闲置状态时，直流供电设备同时向逆变模块1与整流模块2供电，通过上述两个模块同时进行逆变工作，以此便可以提高发电效率，避免资源的浪费。因此，上述供电系统还包括：第四开关，设置在整流模块的交流输入端和逆变模块的交流输出端之间，用于在逆变模块的交流输出端连接的交流负载停止运行时导通，使直流供电设备通过逆变模块向电网馈电。
实施例4
本实施例提供一种反接检测方法，应用于上述具有直流端口的供电系统，所述直流端口用于接入直流供电设备，所述供电系统还包括第一开关，用于控制所述直流端口与所述供电系统的直流母线之间的通断。
图4为根据本发明实施例的反接检测方法的流程图，如图4所示，该方法包括：
S101，控制供电系统的直流端口与直流母线之间的第一开关断开。
第一开关用于控制直流端口与供电系统的直流母线之间的通断，第一开关断开后，直流端口与供电系统的直流母线之间的连接切断，因此，无论是否反接，都不会对直流母线造成冲击。
S102，通过反接检测模块检测直流供电设备与直流端口是否反接；其中，反接检测模块设置在直流端口的正极端子和负极端子之间。
本实施例的反接检测方法，在供电系统的直流端口与直流母线之间的第一开关处于断开状态时，通过设置在直流端口的正极端子和负极端子之间的反接检测模块检测直流供电设备与直流端口是否反接，能够实现在直流供电设备接入供电系统之前，进行反接检测，从根本上解决直流供电设备与直流端口的正负极端子反接的问题，避免反接导致的变频器受损问题，提高供电系统的安全性。
实施例5
本实施例提供另一种反接检测方法，为了便于显示直流供电设备与直流接口的电流方向，进而判断是否反接，所述反接检测模块包括首位顺次连接的正极检测单元、负极检测单元和第二开关，所述正极检测单元包括反向并联的第一发光二极管和第二发光二极管，所述负极检测单元包括反向并联的第三发光二极管和第四发光二极管；通过反接检测模块检测直流供电设备与所述直流端口是否反接，包括：控制所述第二开关闭合；判断是否满足所述第二发光二极管和所述第三发光二极管同时发光，且所述第一发光二极管和所述第四发光二极管同时截止；如果是，则表明电流方向为由直流端口的正极端子流向负极端子，此时判定直流供电设备与所述直流端口未反接；如果否，则表明电流方向为由直流端口的负极端子流向正极端子，此时判定直流供电设备与直流端口反接。
上述反接检测模块还用于：在检测到所述直流供电设备与所述直流端口未反接后，为所述直流母线充电，因此，在直流供电设备接入后，直流母线完成充电之前，接通反接检测模块进行检测，如果检测反接，则调换直流供电设备的正负极端子，如果未反接，则利用上述反接检测模块对直流母线进行充电，充电完成后，需要断开上述反接检测模块，因此，判定所述直流供电设备与所述直流端口未反接后，所述方法还包括：控制所述第一开关闭合，使所述直流供电设备通过所述反接检测模块为所述直流母线充电；在充电完成后，控制所述第二开关断开。
实施例6
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述实施例中的反接检测方法。
以上所描述的装置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。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种反接检测电路，应用于具有直流端口的供电系统，所述直流端口用于接入直流供电设备，所述供电系统还包括第一开关，用于控制所述直流端口与所述供电系统的直流母线之间的通断，其特征在于，所述电路包括：
反接检测模块，设置在所述直流端口的正极端子和负极端子之间，用于在所述第一开关处于断开状态时，检测直流供电设备与所述直流端口是否反接。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述反接检测模块包括：
正极检测单元，连接所述直流端口的正极端子；
负极检测单元，连接所述直流端口的负极端子；
第二开关，设置在所述正极检测单元和所述负极检测单元之间，用于在所述第一开关处于断开状态时闭合，控制所述直流端口的正极端子与所述直流端口的负极端子导通。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述正极检测单元包括：
反向并联的第一发光二极管和第二发光二极管，所述第一发光二极管和所述第二发光二极管用于通过自身的发光状态指示电流方向。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述负极检测单元包括：
反向并联的第三发光二极管和第四发光二极管，所述第三发光二极管和所述第四发光二极管用于通过自身的发光状态指示电流方向。
5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述反接检测模块还用于：在检测到所述直流供电设备与所述直流端口未反接后，为所述直流母线充电。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述反接检测模块还包括：
第一电阻，设置在所述直流端口的正极端子和所述第二开关之间，且与所述正极检测单元串联设置；
第二电阻，设置在所述直流端口的负极端子和所述第二开关之间，且与所述负极检测单元串联设置。
7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：
第三开关，所述第三开关为双极开关，其第一极与所述正极检测单元并联设置，其第二极与所述负极检测单元并联设置；
所述第三开关用于在所述直流母线充电完成之后导通。
8.一种供电系统，包括整流模块和逆变模块，所述整流模块和所述逆变模块之间通过直流母线连接，从所述直流母线上引出直流端口，其特征在于，所述供电系统还包括权利要求1至7中任一项所述的反接检测电路。
9.根据权利要求8所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括：
第四开关，设置在所述整流模块的交流输入端和所述逆变模块的交流输出端之间，用于在所述逆变模块的交流输出端连接的交流负载停止运行时导通。
10.一种反接检测方法，应用于具有直流端口的供电系统，所述直流端口用于接入直流供电设备，所述供电系统还包括第一开关，用于控制所述直流端口与所述供电系统的直流母线之间的通断，其特征在于，所述方法包括：
控制所述第一开关断开；
通过反接检测模块检测直流供电设备与所述直流端口是否反接；其中，所述反接检测模块设置在所述直流端口的正极端子和负极端子之间。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述反接检测模块包括首位顺次连接的正极检测单元、负极检测单元和第二开关，所述正极检测单元包括反向并联的第一发光二极管和第二发光二极管，所述负极检测单元包括反向并联的第三发光二极管和第四发光二极管；
通过反接检测模块检测直流供电设备与所述直流端口是否反接，包括：
控制所述第二开关闭合；
判断是否满足所述第二发光二极管和所述第三发光二极管同时发光，且所述第一发光二极管和所述第四发光二极管同时截止；
如果是，则判定所述直流供电设备与所述直流端口未反接；
如果否，则判定所述直流供电设备与所述直流端口反接。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，判定所述直流供电设备与所述直流端口未反接后，所述方法还包括：
控制所述第一开关闭合，使所述直流供电设备通过所述反接检测模块为所述直流母线充电；
在充电完成后，控制所述第二开关断开。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求10至12中任一项所述的方法。
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