CN114977265A - 一种故障检测装置、方法和并网光伏发电系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种故障检测装置、方法和并网光伏发电系统，用于提升滤波电容的失效检测准确率，保证并网光伏发电系统稳定运行。该故障检测装置包括：温度检测单元、电流检测单元、控制器和分断单元；温度检测单元与并网逆变器输出端与电网之间的多个滤波电容耦合，用于检测多个滤波电容的温度，并输出给控制器；电流检测单元与多个滤波电容耦合，用于检测多个滤波电容的电流，并输出给控制器；控制器分别与温度检测单元、电流检测单元和分断单元连接，用于在接收的温度超出第一阈值、且接收的电流超出第二阈值时，控制分断单元断开；分断单元连接在并网逆变器输出端和多个滤波电容之间，用于在控制器的控制下断开或闭合。

Description

一种故障检测装置、方法和并网光伏发电系统
技术领域
本申请涉及光伏发电领域，尤指一种故障检测装置、方法和并网光伏发电系统。
背景技术
随着当今社会对能源的关注度不断提高，发电技术的应用越来越广泛。实际应用中，风力发电机、光伏电池板以及燃料电池等各种类型的发电系统均需要通过并网逆变器与电网并网连接，并向交流电网进行功率传输。
并网逆变器的输出端与电网连接，并网逆变器与电网的连接点可以称为公共连接点(point of common coupling，PCC)，也可以称为并网点。并网逆变器可以用于将输入端接收的直流电转换为电网需求的交流电，再通过并网点传输给电网。
并网逆变器输出端输出的交流电中存在高频信号，若该高频信号直接传输到电网中，可能会影响与电网连接的负载的正常工作。为了滤除并网逆变器输出的交流电中的高频信号，并网逆变器的输出端通常与滤波电容连接。但是，受并网逆变器的运行时长、运行环境(如温度、湿度等)和运行条件的影响，上述滤波电容的容值会衰减甚至失效，影响并网逆变器的运行稳定性，带来不可预知的后果。
目前，并网逆变器的失效检测方案大多通过检测流过滤波电容的电流以实现滤波电容的故障检测。当滤波电容失效或容值衰减时，滤波电容呈现低阻状态，流过滤波电容的电流增加，当流过滤波电容的电流超过设置的阈值时，断开滤波电容与并网逆变器的连接，从而保证并网逆变器的稳定运行。
实际应用中，当电网承受雷击时，会将雷电能量通过滤波电容以及其它器件释放掉，此时滤波电容的电流会发生突增，此时并不影响滤波电容过滤高频信号，但是检测装置也默认滤波电容发生失效。
综上，亟需一种滤波电容的故障检测方案，用于准确的检测出滤波电容是否发生故障，使得将并网逆变器输出的电压安全输出给电网。
发明内容
本申请提供了一种故障检测装置、方法和并网光伏发电系统，用于提升滤波电容的失效检测准确率，保证并网光伏发电系统稳定运行。
第一方面，本申请实施例提供了一种故障检测装置，该故障检测装置可以包括：温度检测单元、电流检测单元和控制器。
其中，温度检测单元与并网逆变器输出端和电网之间的多个滤波电容耦合，用于检测多个滤波电容的温度，并输出给控制器；电流检测单元与多个滤波电容耦合，用于检测多个滤波电容的电流，并输出给控制器；控制器分别与温度检测单元和电流检测单元耦合，用于在接收的温度超出第一阈值、且接收的电流超出第二阈值时，断开并网逆变器输出端和多个滤波电容之间的连接。
采用上述故障检测方案，若多个滤波电容失效或者容值衰减时，多个滤波电容呈现低阻状态，流过多个滤波电容的电流升高，且多个滤波电容上的温度也会升高，导致电流检测单元检测的电流值以及温度检测单元检测的温度值升高，为了避免两个相线短路，控制器断开并网逆变器输出端和多个滤波电容之间的连接，保证并网逆变器安全运行，若电网承受雷击，雷电能量需要通过多个滤波电容过滤掉，造成电流检测单元检测的电流值上升，但是雷击能量的释放时间非常短暂，而多个滤波电容温度的提升需要相应的时间，因此，在温度检测单元检测的温度值上升至第一阈值之前，雷电能量已经释放掉，电流检测单元检测的电流值已经下降至正常值，控制器控制并网逆变器输出端和多个滤波电容之间保持连接，提升了故障检测装置的故障检测准确率。
具体的，多个滤波电容包括第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容，并网逆变器的第一输出端分别与第一滤波电容和电网的第一相线连接，形成第一并网点，并网逆变器的第二输出端分别与第二滤波电容和电网的第二相线连接，形成第二并网点，并网逆变器的第三输出端分别与第三滤波电容和电网的第三相线连接，形成第三并网点；
在上述情况下，温度检测单元包括：第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器。
其中，第一温度传感器一端用于与第一滤波电容耦合，另一端与控制器连接，用于检测第一滤波电容的温度并输出给控制器；第二温度传感器的一端用于与第二滤波电容耦合，另一端与控制器连接，用于检测第二滤波电容的温度并输出给控制器；第三温度传感器的一端用于与第三滤波电容耦合，另一端与控制器连接，用于检测第三滤波电容的温度并输出给控制器。
采用上述故障检测装置，可以采用温度检测单元检测到所有滤波电容的温度。
在一种可能的设计中，电流检测单元包括：第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器。
其中，第一电流传感器的一端用于与第一滤波电容耦合，另一端与控制器连接，用于检测第一滤波电容的电流并输出给控制器；第二电流传感器的一端用于与第二滤波电容耦合，另一端与控制器连接，用于检测第二滤波电容的电流并输出给控制器；第三电流传感器的一端用于与第三滤波电容耦合，另一端与控制器连接，用于检测第三滤波电容的电流并输出给控制器。
采用上述故障检测装置，可以采用电流检测单元检测到流过所有滤波电容的电流。
在一种可能的设计中，故障检测装置还包括：与控制器连接的电压检测单元。
其中，电压检测单元与多个滤波电容耦合，用于检测多个滤波电容的电压，并将检测的电压输出给控制器。
在增加电压检测单元的情况，控制器可以根据以下方式确定并网逆变器输出端和多个滤波电容之间的连接时刻：在接收的温度超出第一阈值、接收的电流超出第二阈值、且接收的电压处于预设阈值区间外时，断开并网逆变器输出端和多个滤波电容之间的连接。
采用上述故障检测装置，由于当滤波电容失效时，还会造成滤波电容两端的电压发生变化，基于次，增加了电压检测单元对滤波电容进行检测，提升滤波电容失效的检测的准确度。
在一种可能的设计中，电压检测单元包括：第一电压传感器、第二电压传感器和第三电压传感器。
其中，第一电压传感器的一端用于与第一滤波电容耦合，另一端与控制器连接，用于检测第一滤波电容两端的第一电压，并将第一电压输出给控制器；第二电压传感器的一端用于与第二滤波电容耦合，另一端与控制器连接，用于检测第二滤波电容两端的第二电压，并将第二电压输出给控制器；第三电压传感器的一端用于与第三滤波电容耦合，另一端与控制器连接，用于检测第三滤波电容两端的第三电压，并将第三电压输出给控制器。
在一种可能的实现方式中，该护长检测装置还可以包括与控制器连接的分断单元。其中，分断单元连接在并网逆变器输出端和多个滤波电容之间，用于在控制器的控制下断开或闭合。
具体地，根据多个滤波电容的连接方式，分断单元可以存在以下两种可能的实现方式：
分断单元实现方式一：
第一滤波电容、第二滤波电容以及第三滤波电容采用星形连接，分断单元包括第一开关、第二开关和第三开关。
具体地，第一开关连接在第一滤波电容和第一输出端之间，用于实现第一滤波电容与第一输出端的连接；第二开关连接在第二滤波电容和第二输出端之间，用于实现第二滤波电容与第二输出端的连接；第三开关连接在第三滤波电容和第三输出端之间，用于实现第三滤波电容和第三输出端的连接。
分断单元实现方式二：
第一滤波电容、第二滤波电容以及第三滤波电容采用三角形连接，分断单元包括第四开关和第五开关。
其中，第四开关连接在第一滤波电容和第一输出端之间，用于实现第一滤波电容与第一输出端的连接；第五开关连接在第二滤波电容和第二输出端之间，用于实现第二滤波电容与第二输出端的连接。
在一种可能的实现方式中，控制器还用于：在确定接收的温度超出第一阈值、接收的电流超出第二阈值时，检测第一并网点、第二并网点和第三并网点的电压；在确定第一并网点的电压值为零时，控制第一开关断开；在确定第二并网点的电压值为零时，控制第二开关断开；以及在确定第三并网点的电压值为零时，控制第三开关断开。
采用上述故障检测装置，可以实现第一开关、第二开关以及第三开关零电压关断，从而减少开关断开时的损耗。
第二方面，本申请实施例提供了一种并网光伏发电系统，该并网光伏发电系统包括：多个光伏组件、并网逆变器、多个滤波电容和前述故障检测装置。
其中，多个光伏组件与并网逆变器连接，用于将光能转换为直流电，并将直流电输出给并网逆变器；并网逆变器分别与多个滤波电容和电网连接，用于将接收的直流电转换为交流电后输出给电网和多个滤波电容；多个滤波电容用于对接收的交流电进行滤波处理，并将滤波处理后的交流电输出给电网；故障检测装置与多个滤波电容耦合，并分别与并网逆变器和电网连接，用于检测多个滤波电容是否发生故障，并在多个滤波电容发生故障时，断开多个滤波电容与电网和并网逆变器的连接。
采用上述并网光伏发电系统，可以利用前述故障检测装置准确的检测出多个滤波电容是否失效，保证多个光伏组件输出的电能可以准确的并网。
第三方面，本申请实施例提供了一种故障检测方法，该故障检测方法的执行主体可以是前述故障检测装置中的控制器，具体包括以下步骤：
检测并网逆变器输出端和电网之间的多个滤波电容的电流和温度；在多个滤波电容的温度超出第一阈值、且多个滤波电容的电流超出第二阈值时，断开多个滤波电容与并网逆变器和电网的连接。
采用上述方法，可以基于电流和温度两个因素确定多个滤波电容失效，若电网承受雷击，雷电能量需要通过多个滤波电容过滤掉，造成电流检测单元检测的电流值上升，但是雷击能量的释放时间非常短暂，而多个滤波电容温度的提升需要相应的时间，因此，在温度检测单元检测的温度值上升至第一阈值之前，雷电能量已经释放掉，电流检测单元检测的电流值已经下降至正常值，控制器控制分断单元保持滤波电容的连接，提升了故障检测装置的故障检测准确率。
在一种可能的设计中，方法还包括：检测多个滤波电容的电压；在多个滤波电容的温度超出第一阈值、且多个滤波电容的电流超出第二阈值时，断开多个滤波电容与并网逆变器和电网的连接，包括：在确定多个滤波电容的温度超出第一阈值、多个滤波电容的电流超出第二阈值、且多个滤波电容的电压处于预设阈值区间外时，断开多个滤波电容与并网逆变器和电网的连接。
采用上述方法，由于多个滤波电容失效时，还会造成多个滤波电容两端的电压发生变化，基于次，将检测多个滤波电容的两端的电压，并将该电压作为确定滤波电容是否失效的条件之一。
在一种可能的实现方式中，多个滤波电容包括第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容，并网逆变器的第一输出端分别与第一滤波电容和电网的第一相线连接，形成第一并网点，并网逆变器的第二输出端分别与第二滤波电容和电网的第二相线连接，形成第二并网点，并网逆变器的第三输出端分别与第三滤波电容和电网的第三相线连接，形成第三并网点；
断开多个滤波电容与并网逆变器和电网的连接时，可以检测第一并网点、第二并网点和第三并网点的电压；在确定第一并网点的电压为零时，断开第一滤波电容与第一相线和第一输出端的连接；在确定第二并网点的电压为零时，断开第二滤波电容与第二相线与第二输出端的连接；在确定第三并网点的电压为零时，断开第三滤波电容与第三相线与第三输出端的连接。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种光伏发电系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种光伏发电系统并网示意图；
图3为本申请实施例提供的一种滤波电容的连接示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种滤波电容的连接示意图；
图5为本申请实施例提供的一种故障检测装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种故障检测装置的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种温度检测单元的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种电流检测单元的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种电压检测单元的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种分断单元的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的另一种分断单元的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的一种故障检测装置的结构示意图；
图13为本申请实施例提供的一种故障检测方法的流程示意图；
图14为本申请实施例提供的一种并网发电系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，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，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
需要指出的是，本申请实施例中“连接”指的是电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接，例如A与B连接，也可以是A与C直接连接，C与B直接连接，A与B之间通过C实现了连接。
本申请实施例提供的故障检测装置可以应用于光伏发电系统中，参见图1，为适用于本申请实施例的一种光伏发电系统的结构示意图。如图1所示，光伏发电系统主要包括多个光伏组件和并网逆变器。
具体地，多个光伏组件与并网逆变器连接，多个光伏组件中的每一个光伏组件可以将接收的光能转换为直流电形式的电能，并将该直流电输出给并网逆变器。并网逆变器可以将接收的直流电转换为交流电并输出。
具体地，光伏发电系统中并网逆变器的输出端与电网连接，用于将光伏发电系统产生的电能进行并网处理，从而为与电网连接的负载进行供电。其中，该电网为三相电网，并网逆变器的输出端与电网的连接点可以称PCC，也可以称为并网点。
参见图2所示，为光伏发电系统的并网示意图。如图2所示，并网逆变器输出端分别有三个有A、B和C三个输出端口，用于输出三相交流电。
其中，输出端口A与电网中的A相线连接，形成第一并网点，输出端口B与电网中的B相线连接形成第二并网点，输出端口C与电网中的C相线连接形成第三并网点。其中，上述电网为三相电网。
实际使用时，并网逆变器输出的交流电中含有大量的高频信号，该高频信号若直接传输至电网中，将直接影响电网的电能质量，严重时甚至会造成与电网连接的一些精密负载损坏。基于此，并网点上通常设置有多个滤波电容，该滤波电容可以过滤掉并网逆变器输出的交流电中的高频信号，从而保证输出给电网的电能质量。
具体地，用于过滤并网逆变器输出的交流电中的高频信号的滤波电容。主要存在两种连接方式，下面结合附图对滤波电容的连接方式进行说明。
参见图3所示，为滤波电容的一种连接示意图。如图3所示，并网逆变器的输出端口A与零线(Neutral wire，N)之间跨接有一个第一滤波电容C1，并网逆变器的输出端口B与N之间跨接有一个第二滤波电容C2，以及并网逆变器的输出端口C与N之间跨接有一个第三滤波电容C3。需要说明的是，此处的N可以是光伏发电系统中的N，也可以是电网中的N，本申请这里不做限定。
可以看出，滤波电容C1、C2和C3采用星形连接。
参见图4所示，为滤波电容的另一种连接示意图。如图4所示，并网逆变器的输出端口A与输出端口B之间跨接有一个滤波电容C1，并网逆变器的输出端口B与输出端口C之间跨接有一个滤波电容C2，以及并网逆变器的输出端口C与输出端口A之间跨接有一个滤波电容C3。
可以看出，滤波电容C1、C2和C3采用三角形连接。
需要说明的是，上述滤波电容的两种连接方式中，滤波电容的容值可以根据并网逆变器输出电压的大小以及光伏发电系统的应用场景进行设置，本申请实施例对此不作详细介绍。
实际使用时，滤波电容在长时间使用或者发生故障时，则会出现电容失效的情况，若滤波电容实现会呈现两种情况，第一种是滤波电容呈现断路状态，第二种是呈现滤波电容的容值下降甚至减小至零呈现短路状态，当滤波电容失效出现第二种情况时，则会出现导致并网点短路的情况，即电网的两根相线短路以及并网逆变器两个输出端口短路，直接影响光伏发电系统以及与电网连接的负载的安全。
目前，滤波电容的失效检测主要包括检测流过滤波电容的电流，其原理为当滤波电容失效导致滤波电容的容值下降时，则会造成流过滤波电容的电流上升，因此，当三个滤波电容中的任一个滤波电容的电流超出设定值时，则认定该滤波电容失效。在本领域中，存在多种情况造成流过滤波电容的电流发生变化的情况，例如，当并网逆变器或者电网承受雷击时，雷电能量可能会通过与并网点连接的滤波电容释放掉，导致流过该滤波电容的电流突增超出设定值，此时上述失效检测方式会直接默认滤波电容失效，但是在滤波电容释放雷击能量以及释放掉雷击能量后，滤波电容仍然可以实现过滤并网逆变器输出的交流电中的高频信号的作用，滤波电容并未发生损坏失效，因此，上述滤波电容失效检测方式的检测准确度无法保障。
有鉴于此，本申请提供了一种故障检测装置，该故障检测装置可以应用于光伏发电系统中，不仅可以满足光伏发电系统的并网需求，还有利于提高滤波电容的失效检测准确度。
如图5所示，本申请实施例所提供的故障检测装置500主要包括温度检测单元501、电流检测单元502和控制器503。
其中，温度检测单元501与并网逆变器输出端与电网之间的多个滤波电容耦合，电流检测单元502与多个滤波电容耦合，控制器503分别与温度检测单元501和电流检测单元502连接。
具体地，温度检测单元501可以用于检测多个滤波电容的温度，并输出给控制器503；电流检测单元502可以用于检测多个滤波电容的电流，并输出给控制器503；控制器503可以用于在接收的温度超出第一阈值、且接收的电流超出第二阈值时，断开并网逆变器输出端和多个滤波电容之间的连接。
采用本申请实施例提供的故障检测装置500检测多个滤波电容是否失效时，可以通过温度以及电流两个因素准确的检测出多个滤波电容是否失效。例如，当光伏发电系统或者电网承受雷击并通过多个滤波电容释放雷电能量的情况，虽然雷电能量会导致流过多个滤波电容的电流突增超出第二阈值，但是多个滤波电容温度的上升需要时间的积累，在多个滤波电容的温度上升至第一阈值之前，雷电能量已经释放掉，导致滤波电容无法同时满足电流和温度两个参数的设定数值，因此，可以有效的避免由于雷电能量释放等原因造成的滤波电容失效检测失误的情况，提升了滤波电容失效检测的准确度，从而可以保证光伏发电系统正常并网。
作为一种可能的实现方式，故障检测装置500还可以包括与控制器503连接的分断单元504，该分断单元504可以连接在并网逆变器输出端和多个滤波电容之间，可以在控制器503的控制下断开或闭合。
具体地，控制器503可以在接收的温度超出第一阈值、且接收的电流超出第二阈值时，向分断单元504发送控制信号，分断单元504接收到控制信号之后，断开并网逆变器输出端和多个滤波电容之间的连接。
作为另一种可能的实现方式，光伏发电系统中还包括连接在并网逆变器输出端和多个滤波电容之间的分断装置，控制器503可以与分断装置连接。
具体地，控制器503在接收的温度超出第一阈值、且接收的电流超出第二阈值时，向分断装置发送控制信号，分断装置接收到控制信号之后，断开并网逆变器输出端和多个滤波电容之间的连接。
实际应用中，故障检测装置500可以固定在光伏发电系统上。在另一种实现方式中，故障检测装置500也可以设置成灵活可拆卸的形式，即光伏发电系统上设有固定接口，故障检测装置500可以通过该接口实现与光伏发电系统的连接。在这种情况下，故障检测装置500可以视为独立于光伏发电系统的装置。
在光伏发电系统并网过程中，若滤波电容失效则会引起多个其它参数的变化，例如多个滤波电容两端的电压。为了进一步提升滤波电容失效检测的准确度，本申请实施例提供的故障检测装置500还可以包括与控制器503连接的电压检测单元505。
具体地，电压检测单元505与多个滤波电容耦合，可以用于检测多个滤波电容的电压，并将检测的电压输出给控制器503。
在采用图6所示的故障检测装置500检测滤波电容是否失效时，控制器503可以用于：在接收的温度超出第一阈值、接收的电流超出第二阈值、且接收的电压处于预设阈值区间外时，控制分断单元504断开。
下面，对故障检测装置500中的温度检测单元501、电流检测单元502和电压检测单元505、分断单元504和控制器503的具体结构进行介绍。
一、温度检测单元501
温度检测单元501与用于过滤高频信号的多个滤波电容耦合，并与控制器503连接，可以用于检测耦合的多个滤波电容的温度并将检测的温度输出给控制器503。
具体地，温度检测单元501可以包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器。
其中，第一温度传感器一端用于与第一滤波电容耦合，另一端与控制器503连接，用于检测第一滤波电容的温度并输出给控制器503；第二温度传感器的一端用于与第二滤波电容耦合，另一端与控制器503连接，用于检测第二滤波电容的温度并输出给控制器503；第三温度传感器的一端用于与第三滤波电容耦合，另一端与控制器503连接，用于检测第三滤波电容的温度并输出给控制器503。
需要说明的是，本申请实施例提供的温度传感器可以是非接触式温度传感器，也可以是接触式温度传感器，本申请实施例这里不做具体限定。
下面结合图3，以温度检测单元501中的温度传感器为接触式温度传感器中的贴片式温度传感器为例进行说明。
为了便于理解，下面给出温度检测单元501结构的具体示例。
参见图7，为本申请实施例提供的一种温度检测单元的结构示意图。在图7中，RT1构成第一温度传感器，RT2构成第二温度传感器，RT3构成第三温度传感器。其中，RT1、RT2和RT3的温度输出端分别与控制器503连接。
图7所示的温度检测单元中各器件的连接关系可以是：RT1与第一滤波电容C1接触，RT2与第二滤波电容C2接触，RT3与第三滤波电容C3接触，RT1、RT2和RT3的温度输出端口均与控制器503连接。
实际使用时，由于RT1为贴片式温度传感器，RT1可以粘贴在C1上，实现RT1与滤波电容C1接触，以此类推，可以实现所有温度传感器与滤波电容的接触。
采用图7所示的温度检测单元检测多个滤波电容的温度时，RT1检测滤波电容C1的温度，并通过RT1的温度输出端口将检测的温度输出给控制器503，RT2检测滤波电容C2的温度，并通过RT2的温度输出端口将检测的温度输出给控制器503，RT3检测滤波电容C3的温度，并通过RT3的温度输出端口将检测的温度输出给控制器503。
当然，以上对温度检测单元结构的介绍仅为示例，实际应用中，根据温度检测单元中温度传感器的类型，温度检测单元也可以采用其它结构，例如温度检测单元可以为热敏电阻，用于实现检测滤波电容的温度。
二、电流检测单元502
电流检测单元502与用于过滤高频信号的多个滤波电容耦合，并与控制器503连接，可以用于检测流过多个滤波电容的电流，并将检测的电流输出给控制器503。
电流检测单元502可以包括第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器。
具体地，第一电流传感器的一端用于与第一滤波电容耦合，另一端与控制器503连接，用于检测第一滤波电容的电流并输出给控制器503；第二电流传感器的一端用于与第二滤波电容耦合，另一端与控制器503连接，用于检测第二滤波电容的电流并输出给控制器503；第三电流传感器的一端用于与第三滤波电容耦合，另一端与控制器503连接，用于检测第三滤波电容的电流并输出给控制器503。
需要说明的是，本申请实施例提供的电流传感器可以是非接触式电流传感器，也可以是接触式电流传感器，本申请实施例这里不做具体限定。
下面结合图3，以电流检测单元502中的温度传感器为非接触式温度传感器中的电流互感器为例进行说明。
为了便于理解，下面给出电流检测单元502结构的具体示例。
参见图8，为本申请实施例提供的一种电流检测单元的结构示意图。在图8中，A1构成第一电流传感器，A2构成第二电流传感器，A3构成第三电流传感器。其中，A1、A2和A3的电流输出端口分别与控制器503连接。
图8所示的电流检测单元中各器件的连接关系可以是：A1的检测绕组缠绕在滤波电容C1所在支路上，A1的电流输出端口与控制器503连接，A2的检测绕组缠绕在滤波电容C2所在支路上，A2的电流输出端口与控制器503连接，A3的检测绕组缠绕在滤波电容C3所在支路上，A3的电流输出端口与控制器503连接。
采用图8所示的电流检测单元检测流过多个滤波电容的电流时，A1检测流过滤波电容C1的电流并将检测的电流输出给控制器503，A2检测流过滤波电容C2的电流并将检测的电流输出给控制器503，A3检测流过滤波电容C3的电流并将检测的电流输出给控制器503。
当然，以上对电流检测单元结构的介绍仅为示例，实际应用中，根据电流传感器类型的不同，电流检测单元也可以采用其它结构实现检测流过滤波电容的电流，例如电流传感器可以是但不限于分流器或霍尔传感器。
三、电压检测单元505
电压检测单元505与用于过滤高频信号的多个滤波电容耦合，并与控制器503连接，可以用于检测耦合的多个滤波电容两端的电压并将检测的电压输出给控制器503。
具体地，电压检测单元505可以包括第一电压传感器、第二电压传感器和第三电压传感器。
其中，第一电压传感器的一端用于与第一滤波电容耦合，另一端与控制器503连接，用于检测第一滤波电容两端的第一电压，并将第一电压输出给控制器503；第二电压传感器的一端用于与第二滤波电容耦合，另一端与控制器503连接，用于检测第二滤波电容两端的第二电压，并将第二电压输出给控制器503；第三电压传感器503的一端用于与第三滤波电容耦合，另一端与控制器连接，用于检测第三滤波电容两端的第三电压，并将第三电压输出给控制器503。
需要说明的是，本申请实施例提供的电压传感器可以是非接触式电压传感器，也可以是接触式电压传感器，本申请实施例这里不做具体限定。
下面结合图3，以电压检测单元505中的电压传感器为非接触式电压传感器中的电压互感器为例进行说明。
为了便于理解，下面给出电压检测单元505结构的具体示例。
参见图9，为本申请实施例提供的一种电压检测单元的结构示意图。在图9中，U1构成第一电压传感器，U2构成第二电压传感器，U3构成第三电压传感器。其中，U1、U2和U3的电压输出端口分别与控制器503连接。
图9所示的电压检测单元中各器件的连接关系可以是：U1的检测绕组并联在第一滤波电容C1两端，U1的电压输出端口与控制器503连接，U2的检测绕组并联在第二滤波电容C2两端，U2的电压输出端口与控制器503连接，U3的检测绕组并联在第三滤波电容C3两端，U3的电压输出端口与控制器503连接。
采用图9所示的电压检测单元检测多个滤波电容两端的电压时，U1检测滤波电容C1两端的电压并将检测的电压输出给控制器503，U2检测滤波电容C2两端的电压并将检测的电压输出给控制器503，U3检测滤波电容C3两端的电压并将检测的电压输出给控制器503。
当然，以上对电压检测单元结构的介绍仅为示例，实际应用中，根据电压传感器类型的不同，电压检测单元也可以采用其它结构实现检测滤波电容两端的电压，例如霍尔传感器。
四、分断单元504
分断单元504连接在并网逆变器输出端和多个滤波电容之间，用于在控制器503的控制下断开或闭合。
具体地，分断单元504连接在并网点与滤波电容之间。
应理解，当分断单元504处于闭合状态时，并网逆变器输出端与多个滤波电容连接，当分断单元504处于断开状态时，并网逆变器输出端与多个滤波电容断开连接。
实际使用时，根据上述图3和图4中滤波电容的两种连接方式，本申请实施例提供的分断单元504具有两种电路结构，具体如下：
结构一：
若多个滤波电容采用星形连接，分断单元504可以包括：第一开关、第二开关和第三开关。
具体地，第一开关连接在第一滤波电容和第一输出端之间，用于实现第一滤波电容与第一输出端的连接；第二开关连接在第二滤波电容和第二输出端之间，用于实现第二滤波电容与第二输出端的连接；第三开关连接在第三滤波电容和第三输出端之间，用于实现第三滤波电容和第三输出端的连接。
其中，设置第一开关的作用是控制第一滤波电容与第一并网点的连接；设置第二开关的作用是控制第二滤波电容与第二并网点的连接；设置第三开关的作用是控制第三滤波电容与第三并网点的连接。
需要指出的是，本申请实施例中的开关可以是继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)，双极结型管(bipolar junction transistor，BJT)，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)等多种类型的开关管中的一种或多种，本申请实施例对此不再一一列举。每个开关皆可以包括第一电极、第二电极和控制电极，其中，控制电极用于控制开关的导通或断开。当开关导通时，开关的第一电极和第二电极之间可以传输电流，当开关断开时，开关的第一电极和第二电极之间无法传输电流。以MOSFET为例，开关的控制电极为栅极，开关的第一电极可以是开关的源极，第二电极可以是开关的漏极，或者，第一电极可以是开关的漏极，第二电极可以是开关的源极。
下面结合图3对本申请实施例中分断单元504的结构一进行说明。
参见图10，为本申请实施例提供的一种分断单元的结构示意图。在图10中，K1构成第一开关，K2构成第二开关，K3构成第三开关。
图10所示的分断单元中各器件的连接关系可以是：K1的第一电极与第一并网点连接，K2的第二电极与滤波电容C1的一端连接，K2的第一电极与第二并网点连接，K2的第二电极与滤波电容C2的一端连接，K3的第一电极与第三并网点连接，K3的第二电极与滤波电容的一端连接，K1、K2和K3的控制电极均与控制器503连接。
采用图10所示的分断单元控制滤波电容与并网逆变器输出端和电网的连接时，K1跨接在第一并网点与滤波电容C1之间，K2跨接在第二并网点与滤波电容C2之间，K3跨接在第三并网点与滤波电容C3之间，K1、K2和K3的控制电极分别接收控制器503发送的控制信号，并根据该控制信号控制第一并网点与滤波电容C1的连接、第二并网点与滤波电容C2的连接以及第三并网点与滤波电容C3的连接。
结构二：
若多个滤波电容采用星三角形连接，分断单元504可以包括：第四开关和第五开关。
具体地，第四开关连接在第一滤波电容和第一输出端之间，用于实现第一滤波电容与第一输出端的连接；
第五开关连接在第二滤波电容和第二输出端之间，用于实现第二滤波电容与第二输出端的连接。
其中，设置第四开关的作用是控制滤波电容与第一并网点的连接；设置第五开关的作用是控制第二滤波电容与第二并网点的连接。
需要说明的是，前述第四开关和第五开关的连接位置仅为示意，实际使用时，第四开关和第五开关可以连接任两个并网点和滤波电容之间。
下面结合图3对本申请实施例中分断单元504的结构二进行说明。
参见图11，为本申请实施例提供的一种分断单元的结构示意图。在图11中，K4构成第四开关，K5构成第五开关。
图11所示的分断单元中各器件的连接关系可以是：K4的第一电极与第一并网点连接，K4的第二电极与滤波电容C1的一端连接，K5的第一电极与第二并网点连接，K5的第二电极与滤波电容C2的一端连接，K4和K5的控制电极均与控制器503连接。
五、控制器503
控制器503分别与温度检测单元501、电流检测单元502、电压检测单元505和分断单元504连接，控制器503可以接收温度检测单元501检测的温度、电流检测单元502检测电流以及电压检测单元505检测的电压，并在接收的温度超出第一阈值、接收的电流超出第二阈值、且接收的电压处于预设阈值区间外时，控制分断单元504断开。
实际应用中，由于分断单元由开关组成，控制器503可以通过调整开关通断实现调整分断单元504的工作状态。即，该控制器503可以用于通过控制分断单元504通断实现并网逆变器与多个滤波电容的连接，以及控制分断单元闭合，以实现并网逆变器与多个滤波电容的连接。
具体地，若分断单元504的各电路中的开关为MOSFET，该控制器503可以与MOSFET的栅极连接，从通过控制MOS管的通断实现控制多个滤波电容与并网逆变器输出端的连接；若分断单元504的各电路中的开关为BJT，该控制器503可以与BJT的基极连接，从通过控制BJT的通断实现控制多个滤波电容与并网逆变器输出端的连接。
具体实现时，控制器503可以是微控制单元(micro controller unit，MCU)、中央处理器(central processing unit，CPU)、数字信号处理器(digital singnal processor，DSP)中的任一种。当然，控制器503的具体形态不限于上述举例。
实际使用时，由于与分断单元连接的并网逆变器输出端输出的是相位和幅值一直处于变化的三相交流电，为了进一步减少连接的分断单元504中开关的导通和断开的损耗，控制器503在确定接收的温度超出第一阈值、接收的电流超出第二阈值时，可以检测第一并网点、第二并网点和第三并网点的电压，在确定第一并网点的电压值为零时，控制第一开关断开，在确定第二并网点的电压值为零时，控制第二开关断开，以及在确定第三并网点的电压值为零时，控制第三开关断开。
应理解，采用上述方式控制分断单元504中开关的断开时刻，可以是分断单元504中的开关零电压断开，从而减少分断单元504的开关损耗。
结合以上描述，示例地，本申请实施例提供的一种故障检测装置可以如图12所示。
在温度检测单元中包括温度传感器RT1、RT2和RT3。其中，RT1的与滤波电容C1接触，RT2与滤波电容C2接触，RT3与滤波电容C3接触，RT1、RT2和RT3的温度输出端口与控制器503连接。
在电流检测单元中包括电流传感器A1、A2和A3。其中，A1的检测绕组缠绕在滤波电容C1所在支路上，A2的检测绕组缠绕在滤波电容C2所在支路上，A3的检测绕组缠绕在滤波电容C3所在支路上，A1、A2和A3的电流输出端口均与控制器连接。
在电压检测单元中包括电压传感器U1、U2和U3。其中，U1的检测绕组并联在滤波电容C1两端，U2的检测绕组并联在滤波电容C2两端，U3的检测绕组并联在滤波电容C3两端，U1、U2和U3的电压输出端口均与控制器连接。
在分断单元中包括开关K1、K2和K3。其中，K1跨接在第一并网点与滤波电容C1之间，K2跨界在第二并网点与滤波电容C2之间，K3跨接在第三并网点与滤波电容C3之间，K1、K2和K3的控制电极均与控制器连接。
采用图12所示的故障检测装置检测滤波电容C1、C2和C3是否失效时，RT1、RT2和RT3检测三个滤波电容的温度并将检测的温度输出给控制器，A1、A2和A3检测流过三个滤波电容的电流并将检测的电流输出给控制器，U1、U2和U3检测三个滤波电容两端的电压并将检测的电压输出给控制器，控制器在接收的三个温度中任一温度超出第一阈值、接收的三个电流中的任意电流超出第二阈值、且接收的三个电压从中任一电压处于设置阈值区间外时，控制器控制K1、K2和K3断开，此时滤波电容断开与并网逆变器的连接，从而保证并网逆变器输出的交流电正常并网。
可选地，在控制器控制K1、K2和K3断开之后，报送报警信号，该报警信号用于提示用户滤波电容失效。
当然，以上对故障检测单元结构的介绍仅为示例，实际应用中，根据温度检测单元、电压检测单元和电流检测单元中器件不同以及滤波电容的连接方式的不同，故障检测单元温也可以采用其它结构，本申请这里不一一介绍。
具体来说，对于上述故障检测装置，控制器可以执行如图13所示的故障检测方法准确的检测滤波电容是否失效，保证并网逆变器输出的交流电正常并网，主要包括以下步骤：
S1301：检测并网逆变器输出端和电网之间的多个滤波电容的电流和温度。
S1302：在多个滤波电容的温度超出第一阈值、且多个滤波电容的电流超出第二阈值时，断开多个滤波电容与并网逆变器和电网的连接。
应理解，由于并网逆变器输出端输出的是幅值和相位一直变化的三相交流电，在断开多个滤波电容与并网逆变器和电网的连接时，可以在滤波电容连接的一相交流电的电压值为零时，断开该滤波电容的连接。
具体地，在断开多个滤波电容与并网逆变器和电网的连接之前，检测第一并网点、第二并网点和第三并网点的电压，在确定第一并网点的电压为零时，断开第一滤波电容与第一相线和第一输出端的连接；在确定第二并网点的电压为零时，断开第二滤波电容与第二相线与第二输出端的连接；在确定第三并网点的电压为零时，断开第三滤波电容与第三相线与第三输出端的连接。
应理解，由于滤波电容失效时也会造成滤波电容两端的电压发生变化，为了准确的检测滤波电容是否失效，前述提供的故障检测方法还可以检测多个滤波电容的电压，在多个滤波电容的温度超出第一阈值、多个滤波电容的电流超出第二阈值、且多个滤波电容的电压处于预设阈值区间外时，断开多个滤波电容与并网逆变器和电网的连接。
由上述实施例可见，基于本申请实施例所提供的故障检测装置500，由于滤波电容失效时会造成多个参数发生变化，控制器503可以根据流过滤波电容的电流、滤波电容两端的电压以及滤波电容的温度可以准确的检测滤波电容发生失效。因此，采用本申请实施例图13所示的故障检测方法，有利于进一步提升滤波电容失效检测准确度。
应理解，上述故障检测装置和故障检测方法也可以用于与其它领域中，例如，风力发电、水利发电、火力发电等需要将产生的电能进行并网的领域中，可以使用上述装置和方法准确的检测用于过滤高频信号的滤波电容是否失效。
基于上述描述，本申请实施例该提供了一种并网逆变器，如图14所示，该并网逆变器可以包括多个光伏组件1401、并网逆变器1402、多个滤波电容1403和前述故障检测装置500。其中，多个光伏组件1401与并网逆变器1402连接，用于将光能转换为直流电，并将直流电输出给并网逆变器1402；并网逆变器1402分别与多个滤波电容1403和电网连接，用于将接收的直流电转换为交流电后输出给电网和多个滤波电容1403；多个滤波电容1403用于对接收的交流电进行滤波处理，并将滤波处理后的交流电输出给电网；故障检测装置500与多个滤波电容1403耦合，并分别与并网逆变器1402和电网连接，用于检测多个滤波电容1403是否发生故障，并在多个滤波电容1403发生故障时，断开多个滤波电容1403与电网和并网逆变器1402的连接。
可选地，并网光伏发电系统1400还可以包括储能电池1404。该储能电池1404可以在多个光伏组件1401产生的电能大于电网需求的电能时存储多个光伏组件1401产生的多余电能，以及在多个光伏组件1401产生的电能小于电网需求的带能时，将存储的电能通过并网逆变器1402输出给电网。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种故障检测装置，其特征在于，包括：温度检测单元、电流检测单元和控制器；
所述温度检测单元与并网逆变器输出端与电网之间的多个滤波电容耦合，用于检测所述多个滤波电容的温度，并输出给所述控制器；
所述电流检测单元与所述多个滤波电容耦合，用于检测所述多个滤波电容的电流，并输出给所述控制器；
所述控制器分别与所述温度检测单元和所述电流检测单元连接，用于在接收的所述温度超出第一阈值、且接收的所述电流超出第二阈值时，断开所述并网逆变器输出端和所述多个滤波电容之间的连接。
2.如权利要求1所述的故障检测装置，其特征在于，所述多个滤波电容包括第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容，所述并网逆变器的第一输出端分别与所述第一滤波电容和所述电网的第一相线连接，形成第一并网点，所述并网逆变器的第二输出端分别与所述第二滤波电容和所述电网的第二相线连接，形成第二并网点，所述并网逆变器的第三输出端分别与所述第三滤波电容和所述电网的第三相线连接，形成第三并网点；
所述温度检测单元包括：第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器；
所述第一温度传感器一端用于与所述第一滤波电容耦合，另一端与所述控制器连接，用于检测所述第一滤波电容的温度并输出给所述控制器；
所述第二温度传感器的一端用于与所述第二滤波电容耦合，另一端与所述控制器连接，用于检测所述第二滤波电容的温度并输出给所述控制器；
所述第三温度传感器的一端用于与所述第三滤波电容耦合，另一端与所述控制器连接，用于检测所述第三滤波电容的温度并输出给所述控制器。
3.如权利要求2所述的故障检测装置，其特征在于，所述电流检测单元包括：第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器；
所述第一电流传感器的一端用于与所述第一滤波电容耦合，另一端与所述控制器连接，用于检测所述第一滤波电容的电流并输出给所述控制器；
所述第二电流传感器的一端用于与所述第二滤波电容耦合，另一端与所述控制器连接，用于检测所述第二滤波电容的电流并输出给所述控制器；
所述第三电流传感器的一端用于与所述第三滤波电容耦合，另一端与所述控制器连接，用于检测所述第三滤波电容的电流并输出给所述控制器。
4.如权利要求2所述的故障检测装置，其特征在于，所述故障检测装置还包括：与所述控制器连接的电压检测单元；
所述电压检测单元与所述多个滤波电容耦合，用于检测所述多个滤波电容的电压，并将检测的电压输出给所述控制器；
所述控制器具体用于：在接收的所述温度超出所述第一阈值、接收的所述电流超出所述第二阈值、且接收的所述电压处于预设阈值区间外时，断开所述并网逆变器输出端和所述多个滤波电容之间的连接。
5.如权利要求4所述的故障检测装置，其特征在于，所述电压检测单元包括：第一电压传感器、第二电压传感器和第三电压传感器；
所述第一电压传感器的一端用于与所述第一滤波电容耦合，另一端与所述控制器连接，用于检测所述第一滤波电容两端的第一电压，并将所述第一电压输出给所述控制器；
所述第二电压传感器的一端用于与所述第二滤波电容耦合，另一端与所述控制器连接，用于检测所述第二滤波电容两端的第二电压，并将所述第二电压输出给所述控制器；
所述第三电压传感器的一端用于与所述第三滤波电容耦合，另一端与所述控制器连接，用于检测所述第三滤波电容两端的第三电压，并将所述第三电压输出给所述控制器。
6.如权利要求2所述的故障检测装置，其特征在于，所述故障检测装置还包括：与所述控制器连接的分断单元；
所述分断单元连接在所述并网逆变器输出端和所述多个滤波电容之间，用于在所述控制器的控制下断开或闭合。
7.如权利要求6所述的故障检测装置，其特征在于，所述分断单元包括：第一开关、第二开关和第三开关；其中，所述第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容与所述第一相线、所述第二相线和所述第三相线星形连接：
所述第一开关连接在所述第一滤波电容和所述第一输出端之间，用于实现所述第一滤波电容与所述第一输出端的连接；
所述第二开关连接在所述第二滤波电容和所述第二输出端之间，用于实现所述第二滤波电容与所述第二输出端的连接；
所述第三开关连接在所述第三滤波电容和所述第三输出端之间，用于实现所述第三滤波电容和所述第三输出端的连接。
8.如权利要求6所述的故障检测装置，其特征在于，所述分断单元包括：第四开关和第五开关；其中，所述第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容与所述第一相线、所述第二相线和所述第三相线三角形连接：
所述第四开关连接在所述第一滤波电容和所述第一输出端之间，用于实现所述第一滤波电容与所述第一输出端的连接；
所述第五开关连接在所述第二滤波电容和所述第二输出端之间，用于实现所述第二滤波电容与所述第二输出端的连接。
9.如权利要求7所述的故障检测装置，其特征在于，所述控制器还用于：
在确定接收的所述温度超出第一阈值、接收的所述电流超出第二阈值时，检测所述第一并网点、所述第二并网点和所述第三并网点的电压；
在确定所述第一并网点的电压值为零时，控制所述第一开关断开；
在确定所述第二并网点的电压值为零时，控制所述第二开关断开；以及
在确定所述第三并网点的电压值为零时，控制所述第三开关断开。
10.一种并网光伏发电系统，其特征在于，包括：多个光伏组件、并网逆变器、多个滤波电容和如权利要求1-9中任一项所述的故障检测装置；
所述多个光伏组件与所述并网逆变器连接，用于将光能转换为直流电，并将所述直流电输出给所述并网逆变器；
所述并网逆变器分别与所述多个滤波电容和电网连接，用于将接收的所述直流电转换为交流电后输出给电网和所述多个滤波电容；
所述多个滤波电容用于对接收的所述交流电进行滤波处理，并将滤波处理后的交流电输出给所述电网；
所述故障检测装置与所述多个滤波电容耦合，并分别与所述并网逆变器和所述电网连接，用于检测所述多个滤波电容是否发生故障，并在所述多个滤波电容发生故障时，断开所述多个滤波电容与所述并网逆变器的连接。
11.一种故障检测方法，其特征在于，包括：
检测并网逆变器输出端和电网之间的多个滤波电容的电流和温度；
在所述多个滤波电容的温度超出第一阈值、且所述多个滤波电容的电流超出第二阈值时，断开所述多个滤波电容与所述并网逆变器和所述电网的连接。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述多个滤波电容的电压；
在所述多个滤波电容的温度超出第一阈值、且所述多个滤波电容的电流超出第二阈值时，断开所述多个滤波电容与所述并网逆变器和所述电网的连接，包括：
在所述多个滤波电容的温度超出第一阈值、所述多个滤波电容的电流超出第二阈值、且所述多个滤波电容的电压处于预设阈值区间外时，断开所述多个滤波电容与所述并网逆变器和所述电网的连接。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述多个滤波电容包括第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容，所述并网逆变器的第一输出端分别与所述第一滤波电容和所述电网的第一相线连接，形成第一并网点，所述并网逆变器的第二输出端分别与所述第二滤波电容和所述电网的第二相线连接，形成第二并网点，所述并网逆变器的第三输出端分别与所述第三滤波电容和所述电网的第三相线连接，形成第三并网点；
所述断开所述多个滤波电容与所述并网逆变器和所述电网的连接，包括：
检测所述第一并网点、所述第二并网点和所述第三并网点的电压；
在确定所述第一并网点的电压为零时，断开所述第一滤波电容与所述第一相线和所述第一输出端的连接；
在确定所述第二并网点的电压为零时，断开所述第二滤波电容与所述第二相线与所述第二输出端的连接；
在确定所述第三并网点的电压为零时，断开所述第三滤波电容与所述第三相线与所述第三输出端的连接。
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