CN114414893A - 光伏系统输入阻抗检测电路、方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光伏系统输入阻抗检测电路方法及设备，光伏系统输入阻抗检测电路包括：第一子电路用于改变接入光伏系统中的内阻值；第二子电路，用于防止电流通过所述第一子电路反向流入所述光伏逆变器；运算控制器，用于获取参量数据，并根据所述参量数据获得所述光伏系统输入阻抗，本发明通过设置设第一子电路，并通过控制第一子电路的断开与导通，实现改变接入光伏系统中的内阻值，通过运算控制器获取光伏系统的参量数据，并进行光伏系统输入阻抗的计算，仅通过第一子电路和运算控制器的结合便可获得光伏系统输入阻抗，降低了检测成本；同时，第二子电路能够有效防止电流通过所述第一子电路反向流入所述光伏逆变器，提高了检测电路的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术技术领域，尤其涉及一种光伏系统输入阻抗检测电路、方法及设备。
背景技术
国家“碳中和”、“碳达峰”的大背景下，风电、光伏、储能等绿色能源得到蓬勃发展。在这种大趋势下，光伏发电技术已经成为当今科技发展的热点。在光伏发电系统中，直流侧对地的绝缘阻抗表征了直流系统的绝缘性能，如果该阻抗过低，其产生的泄露电流会对人造成威胁。因此，现行的安规标准中都要求当直流对地绝缘阻抗小于一定值时，系统不允许并网运行。基于此，光伏逆变器需要检测光伏系统的绝缘阻抗值，而现有技术中对于具有多路光伏逆变器的光伏系统进行直流对地绝缘阻抗检测的电路过于复杂，存在电流反向流入逆变器的情况，成本较高且不安全。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提出了一种光伏系统输入阻抗检测电路、方法及设备。
一种光伏系统输入阻抗检测电路，所述光伏系统包含多个光伏逆变器，多个光伏逆变器构成多路光伏输入，多个光伏逆变器共负极；所述光伏系统输入阻抗检测电路包括：
第一子电路，所述第一子电路的输入端与第二子电路的输出端连接，所述第一子电路的输出端与所述多个光伏逆变器的公共负极连接，用于改变接入光伏系统中的内阻值；
所述第二子电路，所述第二子电路的输入端与所述多个光伏逆变器的正极连接，所述第二子电路的输出端与所述第一子电路的输入端连接，用于防止电流通过所述第一子电路反向流入所述光伏逆变器；
运算控制器，所述运算控制器的输入端与所述多个光伏逆变器的正极连接，所述运算控制器的输出端与所述公共负极连接，用于获取参量数据，并根据所述参量数据获得所述光伏系统输入阻抗；
其中，所述参量数据包括：所述内阻值、第一电压、第一最大输入电压、第二电压第二最大输入电压；所述第一电压为所述第一子电路断开时，所述公共负极对地的电压值；所述第一最大输入电压为所述第一子电路断开时，多个光伏逆变器对应的多个输入电压中最大的电压值；所述第二电压为所述第一子电路导通时，所述公共负极对地的电压值；所述第二最大输入电压为所述第一子电路导通时，多个光伏逆变器对应的多个输入电压中最大的电压值；
所述光伏系统输入阻抗包括：第一绝缘阻抗值和第二绝缘阻抗值；所述第一绝缘阻抗值为最大的电压值对应的光伏逆变器的正极对地的绝缘阻抗值；所述第二绝缘阻抗值为所述公共负极对地的绝缘阻抗值。
在一个实施例中，所述第一子电路包括：开关和测试电阻；
所述开关的一端与所述光伏逆变器的正极连接，另一端与所述测试电阻的一端连接，所述测试电阻的另一端与所述公共负极连接。
在一个实施例中，所述开关为机械开关或电子开关。
在一个实施例中，所述第二子电路包括：二极管，所述二极管的数量与所述光伏逆变器的数量相等；
一个所述二极管的阳极与一个所述光伏逆变器的正极连接，所述二极管的阴极与所述第一子电路的输入端连接。
一种光伏系统输入阻抗检测方法，基于所述的光伏系统输入阻抗检测电路实现，其特征在于，包括：
运算控制器获取第一子电路的内阻值；
断开第一子电路，所述运算控制器获取所述公共负极对地的第一电压和多个光伏逆变器中的第一最大输入电压；
导通第一子电路，运算控制器获取所述公共负极对地的第二电压和多个光伏逆变器中的第二最大输入电压；
所述运算控制器根据所述第一电压、所述第二电压、所述第一子电路提供的内阻值、第一最大输入电压及第二最大输入电压计算所述光伏系统输入阻抗。
在一个实施例中，所述运算控制器根据所述第一电压、所述第二电压、所述第一子电路提供的内阻值、第一最大输入电压及第二最大输入电压计算所述光伏系统输入阻抗，包括：
建立第一计算等式，所述第一计算等式中包含所述第一绝缘阻抗值、所述第二绝缘阻抗值、所述第一电压和所述第一最大输入电压；
建立第二计算等式，所述第二计算等式中包含所述第一绝缘阻抗值、所述第二绝缘阻抗值、所述内阻值、所述第二电压和所述第二最大输入电压；
根据所述第一计算等式和所述第二计算等式计算所述第一绝缘阻抗值和所述第二绝缘阻抗值。
在一个实施例中，所述第一计算等式在所述第一子电路断开后建立；所述第二计算等式在所述第一子电路导通后建立。
在一个实施例中，
所述第一计算等式如下：
所述第二计算等式如下：
根据上式可得：
其中，
为第一绝缘阻抗值；n为光伏逆变器的数量，n为大于等于1的整数；
为第二绝缘阻抗值；
为第一最大输入电压；
为第二最大输入电压；
为第一电压；
为第二电压；
为所述第一子电路的内阻值。
一种光伏系统输入阻抗检测设备，其特征在于，包括如上所述的光伏系统输入阻抗检测电路及箱体，所述光伏系统输入阻抗检测电路设置于所述箱体内。
在一个实施例中，所述箱体上设置有显示装置，所述显示装置与所述运算控制器连接，用于显示所述参量数据及所述光伏系统输入阻抗。
本发明通过设置设第一子电路，并通过控制第一子电路的断开与导通，实现改变接入光伏系统中的内阻值，通过运算控制器获取光伏系统的参量数据，并进行光伏系统输入阻抗的计算，仅通过第一子电路和运算控制器的结合便可获得光伏系统输入阻抗，降低了检测成本；同时，第二子电路能够有效防止电流通过所述第一子电路反向流入所述光伏逆变器，提高了检测电路的安全性。
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。
其中：
图1为一个实施例中光伏系统输入阻抗检测电路的结构框图；
图2为一个实施例中光伏系统输入阻抗检测电路的电路图；
图3为一个实施例中光伏系统输入阻抗检测方法的流程图；
图4为另一个实施例中光伏系统输入阻抗检测方法的流程图。
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，都属于本发明保护的范围。
本申请的光伏系统输入阻抗检测电路是应用在包含多个光伏逆变器的光伏系统中，多个光伏逆变器则构成了多路光伏输入，且多个光伏逆变器的负极是共在一起，也就是共负极，本申请意在检测此种光伏系统的正极对地的绝缘阻抗，通过绝缘阻抗的值判断多路光伏输入端口的接线是否正确，保障多路光伏输入线路的安全。各国对光伏并网逆变器入网认证都有针对输入绝缘阻抗检测功能的要求，比如按照国标要求功能性接地的逆变器在正常工作之前，逆变器必须能够实现输入绝缘阻抗检测，检测总绝缘阻抗不得小于标准阻抗值（
）。
在多路光伏输入端口配置所述阻抗检测电路来检测光伏系统的绝缘电阻，按照传统的绝缘阻抗检测方法在每个光伏输入端口增加阻抗检测电路的话，这样整个光伏系统的阻抗检测电路会异常复杂，硬件电路设计的难度也非常大。本技术是针对多个光伏逆变器共负极的光伏系统，提出一种简单的绝缘阻抗检测电路，降低设计难度及成本。
图1为一个实施例中光伏系统输入阻抗检测电路的结构框图；所述光伏系统包含多个光伏逆变器，多个光伏逆变器构成多路光伏输入，多个光伏逆变器共负极；参照图1，所述光伏系统输入阻抗检测电路包括：第一子电路100、第二子电路200和运算控制器300；其中，所述第一子电路100的输入端与第二子电路的输出端连接，所述第一子电路100的输出端与所述多个光伏逆变器的公共负极连接，用于改变接入光伏系统中的内阻值；所述第二子电路200的输入端与所述多个光伏逆变器的正极连接，所述第二子电路200的输出端与所述第一子电路100的输入端连接，用于防止电流通过所述第一子电路100反向流入所述光伏逆变器；所述运算控制器300的输入端与所述多个光伏逆变器的正极连接，所述运算控制器的输出端与所述公共负极连接，用于获取参量数据，并根据所述参量数据获得所述光伏系统输入阻抗，其中，所述参量数据包括：所述内阻值、第一电压
、第一最大输入电压
、第二电压
第二最大输入电压
；所述第一电压
为所述第一子电路断开时，所述公共负极对地的电压值；所述第一最大输入电压
为所述第一子电路断开时，多个光伏逆变器对应的多个输入电压中最大的电压值；所述第二电压
为所述第一子电路导通时，所述公共负极对地的电压值；所述第二最大输入电压
为所述第一子电路导通时，多个光伏逆变器对应的多个输入电压中最大的电压值；所述光伏系统输入阻抗包括：第一绝缘阻抗值和第二绝缘阻抗值；所述第一绝缘阻抗值为最大的电压值对应的光伏逆变器的正极对地的绝缘阻抗值；所述第二绝缘阻抗值为所述公共负极对地的绝缘阻抗值。本发明通过设置设第一子电路，并通过控制第一子电路的断开与导通，实现改变接入光伏系统中的内阻值，通过运算控制器获取光伏系统的参量数据，并进行光伏系统输入阻抗的计算，仅通过第一子电路和运算控制器的结合便可获得光伏系统输入阻抗，降低了检测成本；同时，第二子电路能够有效防止电流通过所述第一子电路反向流入所述光伏逆变器，提高了检测电路的安全性。
在一个实施例中，如图2所示，所述第一子电路包括：开关S和测试电阻R1；所述开关S的一端与所述光伏逆变器的正极连接，另一端与所述测试电阻R1的一端连接，所述测试电阻R1的另一端与所述公共负极连接。其中，优选的，所述开关S为机械开关或电子开关，当所述开关S为机械开关时，可手动控制第一子电路包括的导通和断开；当所述开关S为电子开关时，可以通过遥控或其他远程控制手段对所述电子开关进行控制。
在一个实施例中，所述第二子电路包括：多个二极管（D1-Dn），所述二极管的数量与所述光伏逆变器的数量相等；一个所述二极管的阳极与一个所述光伏逆变器的正极连接，所述二极管的阴极与所述第一子电路的输入端连接，每个二极管均用于防止电流通过所述测试电阻R1反向流入对应的所述光伏逆变器，有效的保护了整个光伏系统。
本发明还提供一种光伏系统输入阻抗检测方法，基于如上所述的光伏系统输入阻抗检测电路实现，如图3所示，包括：
S10：运算控制器获取第一子电路的内阻值；
S20：断开第一子电路，所述运算控制器获取所述公共负极对地的第一电压
和多个光伏逆变器中的第一最大输入电压
；
S30：导通第一子电路，运算控制器获取所述公共负极对地的第二电压
和多个光伏逆变器中的第二最大输入电压
；
S40：所述运算控制器根据所述第一电压
、所述第二电压
、所述第一子电路提供的内阻值、第一最大输入电压
及第二最大输入电压
计算所述光伏系统输入阻抗。
具体的，如图4所示，步骤S40具体包括以下步骤：
S401：建立第一计算等式，所述第一计算等式中包含所述第一绝缘阻抗值、所述第二绝缘阻抗值、所述第一电压
和所述第一最大输入电压
；
S402：建立第二计算等式，所述第二计算等式中包含所述第一绝缘阻抗值、所述第二绝缘阻抗值、所述内阻值、所述第二电压
和所述第二最大输入电压
；
S403：根据所述第一计算等式和所述第二计算等式计算所述第一绝缘阻抗值和所述第二绝缘阻抗值。
在一个实施例中，所述第一计算等式在所述第一子电路断开后建立；所述第二计算等式在所述第一子电路导通后建立，在所述第一子电路的不同状态下建立所述第一计算等式和所述第二计算等式，并两对两个等式进行联立求解，以获得所述第一绝缘阻抗值和所述第二绝缘阻抗值。
在上一实施例基础上，更进一步的，所述的光伏系统输入阻抗检测方法中的所述第一计算等式和所述第二计算等式具体如下：
所述第一计算等式如下：
所述第二计算等式如下：
根据上式可得：
其中，
为第一绝缘阻抗值；n为光伏逆变器的数量，n为大于等于1的整数；
为第二绝缘阻抗值；
为第一最大输入电压；
为第二最大输入电压；
为第一电压；
为第二电压；
为所述第一子电路的内阻值。
在这里，由于所述运算控制器可以实时采集每个所述光伏逆变器在开关S断开和导通状态下时，各自正极输入的电压值，并对采集的多个电压值进行对比，最大电压值，开关S断开时，所述运算控制器获得第一最大输入电压
，开关S导通时，所述运算控制器获第二最大输入电压
；无论所述开关S断开还是导通，第一最大输入电压
和第二最大输入电压
均对应同一个光伏逆变器，本实施例中，假设对应的是光伏逆变器PV1，那么对于光伏系统，其第一绝缘阻抗值和所述第二绝缘阻抗值计算结果如上述公式（3）和（4），其中
为光伏逆变器PV1的负极对地绝缘阻抗，也就是第二绝缘阻抗值，最后将所述第一绝缘阻抗值和所述第二绝缘阻抗值与所述标准阻抗值进行比较，以判断该光伏系统的安全性。
本发明还提供一种光伏系统输入阻抗检测设备，包括：上述的光伏系统输入阻抗检测电路及箱体，所述光伏系统输入阻抗检测电路设置于所述箱体内，所述箱体上可以设置把手等易于提拿的结构；设置孔洞，便于对开关S进行操作。
在一个实施例中，所述箱体上设置有显示装置，所述显示装置与所述运算控制器连接，用于显示所述参量数据及所述光伏系统输入阻抗；所述显示装置可以是LED显示屏，或者其他用于显示的的装置。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光伏系统输入阻抗检测电路，所述光伏系统包含多个光伏逆变器，多个光伏逆变器构成多路光伏输入，多个光伏逆变器共负极；其特征在于，所述光伏系统输入阻抗检测电路包括：
第一子电路，所述第一子电路的输入端与第二子电路的输出端连接，所述第一子电路的输出端与所述多个光伏逆变器的公共负极连接，用于改变接入光伏系统中的内阻值；
所述第二子电路，所述第二子电路的输入端与所述多个光伏逆变器的正极连接，所述第二子电路的输出端与所述第一子电路的输入端连接，用于防止电流通过所述第一子电路反向流入所述光伏逆变器；
运算控制器，所述运算控制器的输入端与所述多个光伏逆变器的正极连接，所述运算控制器的输出端与所述公共负极连接，用于获取参量数据，并根据所述参量数据获得所述光伏系统输入阻抗；
其中，所述参量数据包括：所述内阻值、第一电压、第一最大输入电压、第二电压第二最大输入电压；所述第一电压为所述第一子电路断开时，所述公共负极对地的电压值；所述第一最大输入电压为所述第一子电路断开时，多个光伏逆变器对应的多个输入电压中最大的电压值；所述第二电压为所述第一子电路导通时，所述公共负极对地的电压值；所述第二最大输入电压为所述第一子电路导通时，多个光伏逆变器对应的多个输入电压中最大的电压值；
所述光伏系统输入阻抗包括：第一绝缘阻抗值和第二绝缘阻抗值；所述第一绝缘阻抗值为最大的电压值对应的光伏逆变器的正极对地的绝缘阻抗值；所述第二绝缘阻抗值为所述公共负极对地的绝缘阻抗值。
2.根据权利要求1所述的光伏系统输入阻抗检测电路，其特征在于，所述第一子电路包括：开关和测试电阻；
所述开关的一端与所述光伏逆变器的正极连接，另一端与所述测试电阻的一端连接，所述测试电阻的另一端与所述公共负极连接。
3.根据权利要求2所述的光伏系统输入阻抗检测电路，其特征在于，所述开关为机械开关或电子开关。
4.根据权利要求1所述的光伏系统输入阻抗检测电路，其特征在于，所述第二子电路包括：二极管，所述二极管的数量与所述光伏逆变器的数量相等；
一个所述二极管的阳极与一个所述光伏逆变器的正极连接，所述二极管的阴极与所述第一子电路的输入端连接。
5.一种光伏系统输入阻抗检测方法，基于如权利要求1-4任一项所述的光伏系统输入阻抗检测电路实现，其特征在于，包括：
运算控制器获取第一子电路的内阻值；
断开第一子电路，所述运算控制器获取所述公共负极对地的第一电压和多个光伏逆变器中的第一最大输入电压；
导通第一子电路，运算控制器获取所述公共负极对地的第二电压和多个光伏逆变器中的第二最大输入电压；
所述运算控制器根据所述第一电压、所述第二电压、所述第一子电路提供的内阻值、第一最大输入电压及第二最大输入电压计算所述光伏系统输入阻抗。
6.根据权利要求5所述的光伏系统输入阻抗检测方法，其特征在于，所述运算控制器根据所述第一电压、所述第二电压、所述第一子电路提供的内阻值、第一最大输入电压及第二最大输入电压计算所述光伏系统输入阻抗，包括：
建立第一计算等式，所述第一计算等式中包含所述第一绝缘阻抗值、所述第二绝缘阻抗值、所述第一电压和所述第一最大输入电压；
建立第二计算等式，所述第二计算等式中包含所述第一绝缘阻抗值、所述第二绝缘阻抗值、所述内阻值、所述第二电压和所述第二最大输入电压；
根据所述第一计算等式和所述第二计算等式计算所述第一绝缘阻抗值和所述第二绝缘阻抗值。
7.根据权利要求6所述的光伏系统输入阻抗检测方法，其特征在于，所述第一计算等式在所述第一子电路断开后建立；所述第二计算等式在所述第一子电路导通后建立。
8.根据权利要求6所述的光伏系统输入阻抗检测方法，其特征在于，包括：
所述第一计算等式如下：
所述第二计算等式如下：
根据上式可得：
其中，
为第一绝缘阻抗值；n为光伏逆变器的数量，n为大于等于1的整数；
为第二绝缘阻抗值；
为第一最大输入电压；
为第二最大输入电压；
为第一电压；
为第二电压；
为所述第一子电路的内阻值。
9.一种光伏系统输入阻抗检测设备，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的光伏系统输入阻抗检测电路及箱体，所述光伏系统输入阻抗检测电路设置于所述箱体内。
10.根据权利要求9所述的光伏系统输入阻抗检测设备，其特征在于，所述箱体上设置有显示装置，所述显示装置与所述运算控制器连接，用于显示所述参量数据及所述光伏系统输入阻抗。
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