CN117955063A - 光伏系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种光伏系统及其控制方法，包括光伏组件、DCDC变换电路以及DCAC逆变电路，光伏组件与DC/DC变换电路的输入端连接，DC/DC变换电路的输出端通过直流母线与DC/AC逆变电路的直流端连接，DC/AC逆变电路的交流端与电网连接；还包括控制器，控制器被配置为判断直流母线是否发生短路故障；在直流母线发生短路故障时，控制DC/DC变换电路的开关管保持导通状态，以使得光伏组件的电流流经DC/DC变换电路。本申请提供的光伏系统及其控制方法，在直流母线发生短路故障时，控制DC/DC变换电路的开关管保持导通状态，以使得光伏组件的电流流经DC/DC变换电路，从而将原本通过母线短路回路的电流通过DC/DC变换电路旁路，避免母线短路回路中器件的过热拉弧现象。
Description
技术领域
本申请涉及光伏技术领域，尤其涉及一种光伏系统及其控制方法。
背景技术
在光伏系统中，由于逆变器包含的功率器件、母线电容、PCB电路等关键器件在工作一定年限后可靠性会下降，有一定的概率出现失效，进而引起母线短路；或者由于物料的离散性，部分器件保证不了整机在承诺寿命内可靠工作，也会引起母线短路。此时，由于组件是电流源，会通过母线形成短路回路，若此时失效器件的阻抗过大，会在阻抗较大处的器件处发热，最终过热分断，此时极易形成拉弧，进而导致逆变器内部起火。
发明内容
本申请旨在提供一种光伏系统及其控制方法，以解决光伏逆变器在母线短路时可能出现的因过热分断导致的拉弧起火问题。
本申请一方面，提供一种光伏系统，包括光伏组件、DCDC变换电路以及DCAC逆变电路，所述光伏组件与所述DC/DC变换电路的输入端连接，所述DC/DC变换电路的输出端通过直流母线与所述DC/AC逆变电路的直流端连接，所述DC/AC逆变电路的交流端与电网连接；
还包括控制器，所述控制器被配置为判断所述直流母线是否发生短路故障；在所述直流母线发生短路故障时，控制所述DC/DC变换电路的开关管保持导通状态，以使得所述光伏组件的电流流经所述DC/DC变换电路。
在一示例中，所述控制器被配置为根据检测到的电信号来判断所述直流母线是否发生短路故障。
在一示例中，还包括电压检测装置，用于检测所述直流母线的电压；
所述控制器被配置为根据所述电压检测装置检测到的所述直流母线的电压，来判断所述直流母线是否发生短路故障。
在一示例中，所述DCDC变换电路和所述DCAC逆变电路集成在同一个装置中，或者，所述DCDC变换电路独立于所述DCAC逆变电路。
在一示例中，多个所述DCDC变换电路的输出端并联后，与所述DC/AC逆变电路的直流端连接。
在一示例中，所述DCDC变换电路包括两电平升压电路或者三电平升压电路。
在一示例中，所述DCAC逆变电路包括单相逆变电路或者三相逆变电路。
本申请另一方面，提供一种光伏系统的控制方法，所述光伏系统包括光伏组件、DCDC变换电路以及DCAC逆变电路，所述光伏组件与所述DC/DC变换电路的输入端连接，所述DC/DC变换电路的输出端通过直流母线与所述DC/AC逆变电路的直流端连接，所述DC/AC逆变电路的交流端与电网连接；
所述方法包括：
判断所述直流母线是否发生短路故障；
在所述直流母线发生短路故障时，控制所述DC/DC变换电路的开关管保持导通状态，以使得所述光伏组件的电流流经所述DC/DC变换电路。
在一示例中，根据检测到的电信号来判断所述直流母线是否发生短路故障。
在一示例中，根据检测到的所述直流母线的电压来判断所述直流母线是否发生短路故障。
本申请提供的光伏系统及其控制方法，在直流母线发生短路故障时，控制DC/DC变换电路的开关管保持导通状态，以使得光伏组件的电流流经DC/DC变换电路，从而将原本通过母线短路回路的电流通过DC/DC变换电路旁路，避免母线短路回路中器件的过热拉弧现象。
附图说明
图1为本申请实施例提供的光伏系统示意图；
图2为本申请实施例提供的一种DCDC变换电路示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种DCDC变换电路示意图；
图4为本申请实施例提供的光伏系统的控制方法示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
图1为本申请实施例提供的光伏系统示意图。
如图1所示，光伏系统包括光伏组件PV、DCDC变换电路以及DCAC逆变电路。光伏组件PV与DC/DC变换电路的输入端连接，DC/DC变换电路的输出端通过直流母线(图中的DC+和DC-所示)与DC/AC逆变电路的直流端连接，DC/AC逆变电路的交流端与电网连接，可以通过并网开关K1与电网连接。输出并网方式可以是单相并网或者三相并网。图中的虚线箭头为现有技术中直流母线发生短路故障时的电流路径。
直流母线上可以连接有母线电容，可以是单组电容，也可以是多组电容串联或并联组成。母线电容包括薄膜电容、电解电容；薄膜电容提供功率器件动作时的纹波电流，电解电容稳定母线电压。
DCAC逆变电路可以是单相逆变电路或者三相逆变电路。单相逆变电路包括但不限于Heric电路、H6电路、单相H桥电路等；三相逆变电路包括但不限于NPC逆变电路、ANPC逆变电路、T型三电平电路、三相全桥逆变电路。
DCDC变换电路与DCAC逆变电路可以集成在同一个装置中，例如常见的组串式逆变器中。DCDC变换电路可以独立于DCAC逆变电路，例如在常见的集散式逆变器中，DCAC逆变电路设置在逆变器中，DC/DC变换电路是独立于该逆变器的；多个DCDC变换电路的输出端并联后，可以与DC/AC逆变电路的直流端连接。
图2为本申请实施例提供的一种DCDC变换电路示意图。
如图2所示，DCDC变换电路包括单BOOST升压电路，即由电感L1、开关管S1以及二极管D2构成。开关管S1具有反并联连接的二极管D1，开关管S1包括但不限于IGBT、MOS管等等，开关管S1可以是硅器件或者碳化硅器件。电容C1为输入滤波电容，电容C2为输出滤波电容。DCDC变换电路可实现升压以及对自身所连接的光伏组串进行MPPT(Maximum PowerPointTracking，最大功率点跟踪)的功能。
图3为本申请实施例提供的另一种DCDC变换电路示意图。
如图3所示，与图2示例不同的是，DCDC变换电路包括双BOOST升压电路，即由电感L1、开关管S1、二极管D2、电感L2、开关管S2以及二极管D4构成，开关管S1具有反并联连接的二极管D1，开关管S2具有反并联连接的二极管D3。电容C1为输入滤波电容，电容C2和C3为输出滤波电容。开关管S1与开关管S2之间的连接点与电容C2与电容C3之间的连接点连接。
需要说明的是，DCDC变换电路并不限于图2、图3的情形，还可以是其它两电平升压电路或者三电平升压电路，例如BUCK-BOOST电路、飞跨电容拓扑等等。
基于上述电路，光伏系统还包括控制器，所述控制器被配置为判断所述直流母线是否发生短路故障；在所述直流母线发生短路故障时，控制所述DC/DC变换电路的开关管保持导通状态，以使得所述光伏组件的电流流经所述DC/DC变换电路。
以图2为例，在所述直流母线发生短路故障时，向开关管S1输出高电平信号(恒通信号)，以使得开关管S1保持导通状态。这样，原本流过母线短路回路的电流(图1所示的虚线箭头)，就会流过开关管S1(图2中的虚线箭头所示)，相当于将原本通过母线短路回路的电流通过开关管S1旁路，开关管S1的发热量在系统可承受范围内，不会出现过热失效的情况，可以有效避免母线短路回路中器件的过热拉弧现象。
需要说明的是，本申请并不需要增加其它短路保护装置等硬件设施，即无需增加硬件成本，来避免母线短路回路中器件的过热拉弧现象，只需要采用软件来判断所述直流母线是否发生短路故障，并在所述直流母线发生短路故障时，控制所述DC/DC变换电路的开关管保持导通状态。
在一示例中，所述控制器被配置为根据检测到的电信号来判断所述直流母线是否发生短路故障。
在一示例中，还包括电压检测装置，用于检测所述直流母线的电压；
所述控制器被配置为根据所述电压检测装置检测到的所述直流母线的电压，来判断所述直流母线是否发生短路故障。
图4为本申请实施例提供的光伏系统的控制方法示意图。光伏系统可参考前述部分。如图4所示，所述方法包括步骤：
S11、判断所述直流母线是否发生短路故障；
S12、在所述直流母线发生短路故障时，控制所述DC/DC变换电路的开关管保持导通状态，以使得所述光伏组件的电流流经所述DC/DC变换电路。
在一示例中，根据检测到的电信号来判断所述直流母线是否发生短路故障。
在一示例中，根据检测到的所述直流母线的电压来判断所述直流母线是否发生短路故障。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏系统，其特征在于，包括光伏组件、DCDC变换电路以及DCAC逆变电路，所述光伏组件与所述DC/DC变换电路的输入端连接，所述DC/DC变换电路的输出端通过直流母线与所述DC/AC逆变电路的直流端连接，所述DC/AC逆变电路的交流端与电网连接；
还包括控制器，所述控制器被配置为判断所述直流母线是否发生短路故障；在所述直流母线发生短路故障时，控制所述DC/DC变换电路的开关管保持导通状态，以使得所述光伏组件的电流流经所述DC/DC变换电路。
2.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述控制器被配置为根据检测到的电信号来判断所述直流母线是否发生短路故障。
3.根据权利要求2所述的光伏系统，其特征在于，还包括电压检测装置，用于检测所述直流母线的电压；
所述控制器被配置为根据所述电压检测装置检测到的所述直流母线的电压，来判断所述直流母线是否发生短路故障。
4.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述DCDC变换电路和所述DCAC逆变电路集成在同一个装置中，或者，所述DCDC变换电路独立于所述DCAC逆变电路。
5.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，多个所述DCDC变换电路的输出端并联后，与所述DC/AC逆变电路的直流端连接。
6.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述DCDC变换电路包括两电平升压电路或者三电平升压电路。
7.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述DCAC逆变电路包括单相逆变电路或者三相逆变电路。
8.一种光伏系统的控制方法，其特征在于，所述光伏系统包括光伏组件、DCDC变换电路以及DCAC逆变电路，所述光伏组件与所述DC/DC变换电路的输入端连接，所述DC/DC变换电路的输出端通过直流母线与所述DC/AC逆变电路的直流端连接，所述DC/AC逆变电路的交流端与电网连接；
所述方法包括：
判断所述直流母线是否发生短路故障；
在所述直流母线发生短路故障时，控制所述DC/DC变换电路的开关管保持导通状态，以使得所述光伏组件的电流流经所述DC/DC变换电路。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据检测到的电信号来判断所述直流母线是否发生短路故障。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据检测到的所述直流母线的电压来判断所述直流母线是否发生短路故障。
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