CN202583327U

CN202583327U - 一种双路mppt的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路

Info

Publication number: CN202583327U
Application number: CN 201220205124
Authority: CN
Inventors: 蔡鹏�; 王小峰
Original assignee: POWERWILL NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: POWERWILL NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2022-05-09

Abstract

本实用新型公开了一种双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路，一号电阻两端分别连接二号光伏电池板的正极、地线；二号电阻的两端分别连接一号光伏电池板的正极、地线；一号光伏电池板和二号光伏电池板的负极在逆电器的外部或内部短接，三号电阻的两端分别连接负极短接点、地线；四号电阻的两端分别连接可控开关、负极短接点、地线；一号光伏电池板的正极和负极短接点、二号光伏电池板的正极和负极短接点、负极短接点和地线分别通过采样电路与电网的功率控制器相连。针对种双路MPPT光伏并网逆变器绝缘阻抗检测要求，采用简单的检测电路，可同时判断两路PV的绝缘阻抗是否符合标准规定的并网条件。

Description

一种双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种绝缘阻抗检测电路，具体说是一种应用于双路MPPT光伏并网逆变器中的绝缘阻抗检测电路。

背景技术

光伏并网逆变器是将光伏电池组件输出的电压转换为交流电压或电流并输出到电网的装置。针对不同的应用场合，光伏电池板（PV）输入有一路或多路的情况。本发明所针对的双路PV输入的情况，其输入为两路彼此独立的PV板，它们的负端在逆变器内部或外部进行连接共地。逆变器内部具有两个彼此独立的最大功率追踪电路MPPT1和MPPT2，每个MPPT电路分别接一路PV板；光伏逆变器本身输入和输出之间有隔离或非隔离等情况；输出所接电网有单相或三相等情况。按光伏板材料的不同，在实际应用中光伏电池板分接大地PE和不接PE两种情况，目前居于市场主流的是不接地情况。对于不接地光伏板，光伏并网逆变器并网工作时必须保证每路光伏电池板的PV+和PV-相对大地（PE）之间均有足够大的绝缘阻抗。现有的国内外的标准均明确要求了逆变器每次并网工作前都必须对所有接入的PV板做绝缘阻抗检测，只有当所有光伏板的PV+和PV-相对大地（PE）的阻抗值均不低于规定的最小值，才允许并网工作。

对于双路MPPT光伏并网逆变器，因为其采用两组独立的光伏电池板（PV），所以并网工作前必须对两组PV的绝缘阻抗分别进行判别，即每路PV分别都采用较为复杂的检测电路，由此增加了整个逆变器的电路复杂程度和成本。

发明内容

发明目的：本实用新型针对种双路MPPT光伏并网逆变器绝缘阻抗检测要求，提供一种光伏并网逆变器的绝缘阻抗检测电路，解决现有光伏并网逆变器结构复杂，成本高的缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：一种双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路，它包括一号电阻R1，二号电阻R2，三号电阻R3和四号电阻R4，一号电阻R1一端与二号光伏电池板的正极PV2+连接，另一端接地；二号电阻R2一端与一号光伏电池板的正极PV1+连接，另一端接地；一号光伏电池板和二号光伏电池板的负极在逆电器的外部或内部短接，负极短接点处为PV-，三号电阻R3的一端与负极短接点PV-连接，三号电阻R3的另一端接地；四号电阻R4的一端通过可控开关S1与负极短接点PV-连接，四号电阻R4的另一端接地；一号光伏电池板的正极PV1+和负极短接点PV-、二号光伏电池板的正极PV2+和负极短接点PV-、负极短接点PV-和地线PE分别通过采样电路与电网的功率控制器相连；功率控制器还通过控制点苦与可控开关S1相连。

其中，一号电阻R1可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R1的电阻值；二号电阻R2可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R2的电阻值；三号电阻R3可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R3的电阻值；四号电阻R4可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R4的电阻值。

其中，可控开关S1导通时具有很低的阻抗，而关断时具有极高的开路阻抗，可通过电压或电流控制可控开关S1导通与关断，在负极短接点PV-和地线PE之间接入或移除四号电阻R4；可控开关S1可以是晶体三极管、隔离开关、光耦或继电器。

其中，采样电路主要是对一号光伏电池板的正极PV1+与负极短接点PV-之间、二号光伏电池板的正极PV2+与负极短接点PV-之间，以及地线PE与负极短接点PV-之间的电压进行采样，采样电路为电阻分压采样，差分采样或光耦采样。

有益效果：（1）本实用新型通过用绝缘配置一号电阻R1、二号电阻R2和三号电阻R3分别跨接在PV1+对PE，PV2+对PE和PV-对PE之间，将它们的阻抗配置在设定值，然后通过可控开关的开通与关断，在PV-与PE之间并入或移除绝缘配置电阻R4，来改变PE和PV-对PE之间的等效绝缘电阻，通过采样PE对PV-之间的电压在并入和移除R4前后的变化值，运用相应的算法和逻辑判断，即可同时判断两路PV的绝缘阻抗值是否均满足并网要求。

（2）本实用新型采用的检测电路可保证达到准确判断的目的，具有电路简单、控制简便、算法简单、低成本高可靠性的特点。针对种双路MPPT光伏并网逆变器绝缘阻抗检测要求，本实用新型采用简单的检测电路，可同时判断两路PV的绝缘阻抗是否符合标准规定的并网条件，具有电路简单、控制简便、算法简单、低成本高可靠性的特点。

附图说明

图1本实用新型的电路连接示意图。

图2本实用新型应用在双路MPPT并网光伏逆变器的连接示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。

如图1所示，本实用新型的双路MPPT光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路包括绝缘阻抗配置电阻：一号电阻R1，二号电阻R2，三号电阻R3和四号电阻R4，一个可控开关S1以及电压采样电路。

一号电阻R1一端与二号光伏电池板的正极PV2+连接，另一端接地；二号电阻R2一端与一号光伏电池板的正极PV1+连接，另一端接地；一号光伏电池板和二号光伏电池板的负极在逆电器的外部或内部短接，负极短接点处为PV-，三号电阻R3的一端一端与负极短接点PV-连接，三号电阻R3的另一端接地；四号电阻R4的一端通过可控开关S1与负极短接点PV-连接，四号电阻R4的另一端接地；

其中一号电阻R1，二号电阻R2，三号电阻R3，四号电阻R4，分别可以是一个或多个电阻串并联而成的等效阻值。即：一号电阻R1可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R1的电阻值；二号电阻R2可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R2的电阻值；三号电阻R3可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R3的电阻值；四号电阻R4可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R4的电阻值。

绝缘配置电阻一号电阻R1，二号电阻R2，三号电阻R3和四号电阻R4的阻值并不限定为某一具体阻值，它们的阻值都是根据具体的并网逆变器功率等级、PV板配置参数以及绝缘阻抗标准要求来进行配置，但配置时都遵循如下原则：

一号电阻R1，二号电阻R2和三号电阻R3的阻值选择在PV板本身绝缘阻抗正常的情况下绝缘阻抗值和标准要求的允许并网工作的最小PV绝缘阻抗值之间，同时尽量小于PV板本身绝缘阻抗正常值而尽量大于标准允许的最小值。例如对于一个功率在30KVA以下、PV最大电压为600V的双路MPPT光伏并网逆变器系统，PV板在正常情况下的本身绝缘阻抗值在100MΩ以上时，一号电阻R1，二号电阻R2和三号电阻R3的阻值可以（但不是必须）选择为6MΩ~10MΩ之间；R1、R2和R3的阻值要比较接近，例如它们之间的值相差小于10%；四号电阻R4的阻值要远小于一号电阻R1，二号电阻R2和三号电阻R3的阻值，例如不超过它们值的10%。

对于不同的双路光伏并网逆变器的系统配置和遵循的标准要求，为了达到本发明所描述的目的，在具体电路中上述一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻R3和四号电阻R4的阻值可以调整，只要（但不是一定）将算法程序做出相应的调整即可，这种调整并不改变本发明所描述的方法的本质。

可控开关S1可以是晶体三极管如Bipolar、MOSFET、IGBT、隔离开关或光耦等半导体器件，也可以是继电器等电磁控制器件，可控开关S1导通时具有很低的阻抗，而关断时具有极高的开路阻抗。可通过电压或电流控制可控开关S1导通与关断，在负极短接点PV-和地线PE之间接入或移除四号电阻R4。

采样电路主要是对一号光伏电池板的正极PV1+与负极短接点PV-之间的电压V1、二号光伏电池板的正极PV2+与负极短接点PV-之间的电压V2，以及地线PEPE与负极短接点PV-之间的电压PVE进行采样，其实现方式可以是用电阻分压采样，差分采样或光耦采样等多种形式。但目的都是获取上述三个电压的值并送至控制功率控制单元4的微处理器中进行运算和处理；功率控制控制单元4中的微处理器具有数字信号处理功能和逻辑控制功能，可以将采样到的上述电压值进行运算处理并作出逻辑判断，同时可以控制可控开关S1的开通与关断。

如图2所示，本实用新型的双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路应用在光伏并网逆变器的示意图。本实用新型的双路MPPT光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路1，分别接在光伏并网逆变器2内部的最大功率追踪单元MPPT1和MPPT2、保护地3以及功率控制单元4之间，其目的是对双路PV输入的光伏并网逆变器2并网工作前PV的对地绝缘阻抗进行检测，并判断是否满足相关标准规定的并网条件。

双路PV输入PV1和PV2是给光伏并网逆变器2提供能量的光伏电池板，号光伏电池板的正极PV1+和负极PV1-分别连接到一号最大功率追踪单元MPPT1的输入正极和负极；二号光伏电池板的正极PV2+和负极PV2-分别连接到二号最大功率追踪单元MPPT2的输入正极和负极；PV1-和PV2-在逆变器外部或内部短接并统称为PV-。

一号最大功率追踪单元MPPT1是功率变换单元，它将PV1的输入功率经过功率变换输出到功率逆变单元5。号最大功率追踪单元MPPT1的输出正极与功率逆变单元5的输入正极DC+连接，号最大功率追踪单元MPPT1的输出负极与功率逆变单元5的输入负极DC-连接.

二号最大功率追踪单元MPPT2是功率变换单元，它将PV2输入功率经过功率变换输出到功率逆变单元5。二号最大功率追踪单元MPPT2的输出正极与功率逆变单元5的输入正极DC+连接，输出负极与功率逆变单元5的输入负极DC-连接。

功率逆变单元5是功率变换单元，它将一号最大功率追踪单元MPPT1和二号最大功率追踪单元MPPT2的输出电压经过功率变换转换为交流电压（或电流）并输送到单相或三相电网6；电网46的保护地线PE，连接到光伏并网逆变器2的内部；功率控制单元4是对整个光伏并网逆变器进行控制的单元，其核心包括一个或多个可编程微处理器，用于对采样信号的处理及算法控制。

双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路存在7通道的连接，分别是输入通道a：连接到PV1+与PV-之间，目的是获取PV1的电压值；输入通道b：连接到PV2+与PV-之间，目的是获取PV2的电压值；输入通道c：连接到PV-与PE之间，目的是取PV-相对PE的电压值；输入通道d：直接或通过光耦等其他控制器件连接到功率控制单元4，目的是通过功率控制单元4控制可控开关S1的开通与关断；输出通道e、f和g分别连接到功率控制单元4，其目的是将上述三个采样电压值送至功率控制单元4进行处理。

对PV1+的连接是指连接到光伏并网逆变器2在不并网工作时内部任一与PV1+等电位的点；对PV2+的连接是连接到指光伏并网逆变器2在不并网工作时内部任一与PV2+等电位的点；对PV-的连接是连接到指光伏并网逆变器2在不并网工作时内部任一与PV-等电位的点，对PE的连接是指连接到光伏并网逆变器2在不并网工作时内部任一与PE等电位的点。

本发明双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路的工作原理为：通过用绝缘配置电阻一号电阻R1，二号电阻R2，和R三号电阻3分别跨接在PV1+对PE，PV2+对PE和PV-对PE之间，当PV本身绝缘阻抗正常时(远大于R1、R2和R3)，PV1+对PE，PV2+对PE和PV-对PE之间的阻抗就被配置为设定值R1、R2和R3。将在此条件下的PV-对PE之间的电压采样值VPEr是一个与V1，V2和R1、R2、R3相关的函数，即VPEr=F(V1,V2,R1,R2,R3)；通过可控开关S1的开通在PV-与PE之间并入绝缘配置电阻R4并重新检测PE对PV-之间电压VPEr’，则VPEr’是一个V1，V2和R1、R2、R3、R4相关的函数，即VPEr’=F(V1,V2,R1,R2,R3,R4)。将VPEr和VPEr’的计算式写入并网逆变器的控制程序，作为判断PV绝缘阻抗是否正常的参考值。每次并网逆变器并网工作前，分别在S1开通前后分别采样PE对PV-之间电压VPE和VPE’,并将它们送入程序中与VPEr和VPEr’进行对比，即可判断PV阻抗是否满足并网条件。

本发明双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路的工作过程为：

1)采样两路PV输入PV1和PV2的电压V1,V2以及PE对PV-的电压VPE;

2)计算VPEr和VPEr’,

3)对比VPE与VPEr，如果二者不相等，则判断为PV绝缘阻抗不满足并网条件；如

果二者相等，则进行步骤4）

4）开通可控开关S1，并再次采样PE对PV-的电压VPE’,

5）对比VPE’与VPEr’，如果二者相等，则PV绝缘阻抗满足并网条件，反之则不满足并网条件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路，其特征在于：它包括一号电阻R1，二号电阻R2，三号电阻R3和四号电阻R4，一号电阻R1一端与二号光伏电池板的正极PV2+连接，另一端接地；二号电阻R2一端与一号光伏电池板的正极PV1+连接，另一端接地；一号光伏电池板和二号光伏电池板的负极在逆电器的外部或内部短接，负极短接点处为PV-，三号电阻R3的一端与负极短接点PV-连接，三号电阻R3的另一端接地；四号电阻R4的一端通过可控开关S1与负极短接点PV-连接，四号电阻R4的另一端接地；

一号光伏电池板的正极PV1+和负极短接点PV-、二号光伏电池板的正极PV2+和负极短接点PV-、负极短接点PV-和地线PE分别通过采样电路与电网的功率控制器相连；功率控制器还通过控制点苦与可控开关S1相连。

2.根据权利要求1所述的一种双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路，其特征在于：其中一号电阻R1可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R1的电阻值。

3.根据权利要求1所述的一种双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路，其特征在于：二号电阻R2可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R2的电阻值。

4.根据权利要求1所述的一种双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路，其特征在于：三号电阻R3可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R3的电阻值。

5.根据权利要求1所述的一种双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路，其特征在于：四号电阻R4可以是一个或多个电阻串并联而成，其等效阻值为R4的电阻值。

6.根据权利要求1所述的一种双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路，其特征在于：可控开关S1导通时具有很低的阻抗，而关断时具有极高的开路阻抗，可通过电压或电流控制可控开关S1导通与关断，在负极短接点PV-和地线PE之间接入或移除四号电阻R4；可控开关S1可以是晶体三极管、隔离开关、光耦或继电器。

7.根据权利要求1所述的一种双路MPPT的光伏并网逆变器绝缘阻抗检测电路，其特征在于：采样电路主要是对一号光伏电池板的正极PV1+与负极短接点PV之间、二号光伏电池板的正极PV2+与负极短接点PV-之间，以及地线PE与负极短接点PV-之间的电压进行采样，采样电路为电阻分压采样，差分采样或光耦采样。