CN202424496U - 一种防止太阳能逆变器在清晨和黄昏时反复启动的装置 - Google Patents

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Abstract

一种防止太阳能逆变器在清晨和黄昏时反复启动的装置，在PV输入电压判断电路和SPS主电路之间并连接入PV输入功率判断电路装置。由于加入了功率判断电路，当PVarray的输入功率与输入电压同时满足设定要求，逆变器开始正常启动工作，避免了太阳能逆变器清晨和黄昏启动时频繁开关机的问题。

Description

一种防止太阳能逆变器在清晨和黄昏时反复启动的装置
技术领域
本实用新型涉及国际分类H02M交流和交流之间，交流和直流之间，或直流和直流之间以及用于电源或类似的电力系统的变换设备，以及它们的控制或调节技术领域，特别是一种防止太阳能逆变器在清晨和黄昏时反复启动的装置。 
背景技术
太阳能逆变器是一种将太阳能面板发出来的直流电转换成可以接入公共电网的交流电的电力电子装置。现在世界上比较通行的太阳能逆变方式为：集中逆变器、组串逆变器，多组串逆变器和组件逆变。 
一个典型的太阳能逆变器将会包括以下几个部分：直流-直流变换器(DC-DC)，直流-交流逆变器(DC-AC)，系统控制器(Controller)及辅助电源(SPS，Supplementary Power Supply)。SPS的作用是给系统的控制电路及逆变器中的开关器件提供工作及驱动电源，一般情况下SPS的输入电压都是低压直流电压，如+12V，+15V等，其额定功率在几十瓦左右。 
太阳能逆变器或光伏逆变器的市场正在不断增长，而这些逆变器需要极高的效率和可靠性。光伏逆变器的一般结构有三种不同的逆变器可供选择。太阳光照射在通过串联方式连接的太阳能模块上，每一个模块都包含了一组串联的太阳能电池(Solar Cell)单元。太阳能模块产生的直流(DC)电压在几百伏的数量级，具体数值根据模块阵列的光照条件、电池的温度及串联模块的数量而定。 
这类逆变器的首要功能是把输入的DC电压转换为一稳定的值。该功能通过升压转换器来实现，并需要升压开关和升压二极管。在第一种结构中，升压级之后是一个隔离的全桥变换器。全桥变压器的作用是提供隔离。输入上 的第二个全桥变换器是用来从第一级的全桥变换器的直流DC变换成交流(AC)电压。其输入再经由额外的双触点继电器开关连接到AC电网网络之前被滤波，目的是在故障事件中提供安全隔离及在夜间与供电电网隔离。第二种结构是非隔离方案。其中，AC交流电压由升压级输入的DC电压直接产生。第三种结构利用功率开关和功率二极管的创新型拓扑结构，把升压和AC交流产生部分的功能整合在一个专用拓扑中尽管太阳能电池板的转换效率非常低，让逆变器的效率尽可能接近100％却非常重要。如果安装在朝南屋顶上的3kW串联模块预计每年可发电2550kWh。若逆变器效率从95％增加到96％，每年便可以多发电25kWh。而利用额外的太阳能模块产生这25kWh的费用与增加一个逆变器相当。由于效率从95％提高到96％不会使到逆变器的成本加倍，故对更高效的逆变器进行投资是必然的选择。 
在实际的太阳能逆变器工作过程中，为了能保证系统控制器的正常运行，SPS将是最先工作的部分，以提供足够稳定可靠的供电电源给系统控制器。所以，SPS会接在太阳能逆变器的输入侧，直接从太阳能面板阵列(PV array)接收能量。在通常的SPS启动电路中，会设计一个PV array的开路电压判断电路。当PV array的开路电压大于一个阀值的时候(如：300伏)，SPS即可开始工作。但是这种做法会引起太阳能逆变器在清晨和黄昏时重复启动的问题.这主要是因为在SPS开始工作后，由于太阳能面板的P-V(功率-电压)曲线特性，PV array的输入电压会随着逆变器开始工作而逐渐降低，若此时PV array的输入功率不能满足维持太阳能逆变器工作的最低功率要求，会导致PV array的输入电压一直降低而小于SPS的最低工作，SPS会停止工作导致开机失败，而此时PV array的电压又会恢复到开路电压，会让SPS重新开始工作，这也就是出现了太阳能逆变器会在清晨和黄昏时重复启动的问题。 
这种太阳能逆变器反复启动的现象会随着太阳能辐照度逐渐加强而PV array输入功率逐渐增大并最终能保证太阳能逆变器顺利启动而消失。但是无疑，这种频繁的重复启动会对太阳能逆变器的长期稳定运行带来危害，必须想办法加以克服，以保证太阳能逆变器可以顺利的一次性启动而不是经过反复的开关机之后才能运行。 
已公开专利文献中，也有个别相关技术方案，但并不能直接应用，如专利申请号201010154709可避免光伏逆变器辅助电源反复启停的电路，该电路为卸荷负载投切电路，卸荷负载投切电路接在输入母线电容和光伏逆变器的辅助电源之间，太阳能电池板通过输入母线电容向辅助电源供电。通过在光伏逆变器的辅助电源上加载卸荷负载投切电路，在辅助电源关机、没有工作时，卸荷负载投切电路挂载在光伏逆变器的直流母线上，以抑制太阳能电池板在弱光时过高的开路电压，避免了过高的太阳能电池板的开路电压引发辅助电源开机；反之，当太阳能电池板的输入能力足够使辅助电源启动时，卸荷负载投切电路被移除，整个辅助电源系统正常工作。 
发明内容
本实用新型的目的是提供一种防止太阳能逆变器在清晨和黄昏时反复启动的装置，该装置只有当PV array的输入电压和输入功率同时满足要求的时候，SPS才会开始启动。 
本实用新型的发明目的是通过如下技术措施实现的：在PV输入电压判断电路和SPS主电路之间并连接入PV输入功率判断电路装置。 
本实用新型的有益效果是，由于加入了功率判断电路，当PV array的输 入功率与输入电压同时满足设定要求，逆变器开始正常启动工作，避免了太阳能逆变器清晨和黄昏启动时频繁开关机的问题。 
附图说明
图1是现有典型的太阳能逆变器电路结构示意图； 
图2是现有通常的SPS启动装置电路结构示意图； 
图3是本实用新型加装一个PV array的输入功率判断电路的SPS启动装置电路结构示意图； 
图4是现有输入功率和输入电压曲线对比示意图。 
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。 
从前面的分析中可以看到： 
太阳能逆变器的正常启动应当不仅要求PV array的输入电压达到一定值，同时，还需要PV array的输入功率达到一定值。因此，需要加装一个PV array的输入功率判断电路，只有这样，当PV array的输入电压和输入功率同时满足要求的时候，SPS才会开始启动。 
在PV输入电压判断电路和SPS主电路之间并连接入PV输入功率判断电路装置。 
此输入功率判断电路的核心由功率电阻或者功率消耗器件组成，在太阳能逆变器启动之前，PV array的输入功率会消耗在这些功率电阻上。功率电阻的选择将由逆变器的最低运行功率决定。 
如附图3所示，当PV array的输入功率与输入电压达到设定限值的时候， 此输入功率判断电路与PV输入电压判断电路同时会向SPS发入信号，告之PV array的输入功率与输入电压已同时满足设定要求，逆变器即可开始正常启动工作。 
下面以图例来说明此技术方案所带来的效果。 
在本实用新型中，SPS必须同时满足以下两个条件才能开始运行，即： 
1、PV array输入电压＞电压阀值，如250V； 
2、PV array输入功率＞功率阀值，如50W； 
如附图4所示，curvel～4代表不同太阳光辐照条件下的输入功率和输入电压曲线。在旧方案现有技术中，由于只要条件1满足要求，逆变器即可启动运行，所以处于区域A1、A2的曲线(即曲线2，3和4)都触发逆变器进行启动；但是事实上，由于曲线2的最大功率不足50W，所以一旦逆变器开始启动必然会出现功率不足的问题导致重新关机。也就是说不能真正满足逆变器开机的要求。 
同时，在本实用新型中，由于加入了功率判断电路，所以只有区域A2的曲线3和4才能满足逆变器的启动条件，而曲线2则被排除在外。这样避免了太阳能逆变器清晨和黄昏启动时频繁开关机的问题。 
这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。 

Claims (4)

1.一种防止太阳能逆变器在清晨和黄昏时反复启动的装置，其特征是：在PV输入电压判断电路和SPS主电路之间并连接入PV输入功率判断电路装置。
2.如权利要求1所述的一种防止太阳能逆变器在清晨和黄昏时反复启动的装置，其特征是：此输入功率判断电路的核心由功率电阻或者功率消耗器件组成，在太阳能逆变器启动之前，PV array的输入功率会消耗在这些功率电阻上。
3.如权利要求1所述的一种防止太阳能逆变器在清晨和黄昏时反复启动的装置，其特征在于，SPS必须同时满足以下两个条件才能开始运行，即：①、PV array输入电压＞电压阀值；②、PV array输入功率＞功率阀值。
4.如权利要求4所述的一种防止太阳能逆变器在清晨和黄昏时反复启动的装置，其特征在于，SPS必须同时满足以下两个条件才能开始运行，即：①、PV array输入电压＞250V；②、PV array输入功率＞50W。 
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