CN202749834U - 一种光伏并网逆变器的低电压穿越装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光伏并网逆变器的低电压穿越装置。所述装置包括主接触器、系统辅助电源、主控板、电网电压侦测单元、中间继电器和一个辅助逆变器；该辅助逆变器连接在光伏并网逆变器的输入端，为系统辅助电源、交流主接触器线圈供电。当电网电压波动时，辅助逆变器不受电网电压影响持续输出稳定的交流电。当电网电压发生短时间跌落时，主控板控制主接触器继续吸合，实现并网逆变器的低电压穿越；当电网电压跌落至一定程度时，主控板控制交流主接触器断开，并网逆变器脱离电网。本实用新型抛弃了传统的UPS供电方式，避免了使用UPS带了的一些负面问题，并可彻底解决并网逆变器夜间自耗电问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光伏并网逆变器的低电压穿越装置。
背景技术
太阳能光伏发电是一种无污染、科技含量高且最具发展前景的可再生能源。光伏并网发电是太阳能利用的主要形式，并网逆变器将太阳能电池板发出的直流电逆变成与电网同压、同频、同相位的交流电，馈入电网。大型光伏电站一般并入10KV或35KV的高压电网。当电网发生故障导致电压跌落时，如果光伏电站立即脱离电网，会引起供电系统的剧烈变化，导致大面积停电。当大型感性负载启动时，电网电压也会有暂短的波动，电网公司要求光伏电站继续保持并网，穿越这个低电压时间，避免引起电网故障扩大。根据CGC（China General Certification Center）颁布的最新标准（2012年3月实施）：逆变器交流侧电压跌落至20%时，要求逆变器能够保证不间断并网运行1s；逆变器交流侧电压在跌落后3s内能够恢复至标称电压的90%时，逆变器能够保证不间断并网运行。
目前大型光伏并网逆变器的辅助电源和主接触器线圈工作电压范围一般为100-250Vac，主要从220V市电取电。当电网电压跌落至20%时，市电也会跌落至44V左右，如果没有低电压穿越装置，辅助电源无法给控制电路正常供电，主接触器也会因电压过低无法保持吸合，导致并网逆变器脱离电网。因此，电网电压跌落时，辅助电源和主接触器的正常供电是并网逆变器低电压穿越的前提。
目前，对于大功率光伏并网逆变器的供电，国内外厂家一般直接从电网取电。优点是电网正常时，电压比较稳定。其缺点是，电压有大的波动时，会影响直流输出，无法做到低电压穿越。另外从电网取电方式，在夜间待机时也要消耗一定的电能。很多厂家为了保证通过低电压穿越，在系统中加入一个在线式UPS，当电网电压跌落时，UPS可持续输出稳定的220V交流电。其优点是方便，开发周期短。缺点是UPS需要定期维护，且废弃的铅酸电池会严重污染环境，使用成本较高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种三相光伏并网逆变器的低电压穿越装置。
本实用新型的技术方案如下：
一种大功率光伏并网逆变器的低电压穿越装置，包括：
交流主接触器，串联于主逆变器的输出端，实现主逆变器与电网的断开或连接；主接触器线圈通电则接触器吸合，逆变器接入电网；
中间继电器，受主控板控制，进而实现主接触器线圈的通断电控制；
电网电压侦测单元，与光伏并网点连接，输出端连接主控板，用于实时采集电网电压信号并将信号处理后送到主控板；
主控板，电网电压正常时，主控板发出指令，主接触器保持吸合，主逆变器并网运行；发出PWM信号给驱动板，推动IGBT的工作；并根据电压侦测单元采集到的电压信号按设定控制方法发出控制指令，
系统辅助电源，为主控板及并网逆变器提供工作电源；
还包括辅助逆变器，所述辅助逆变器连接于并网逆变器的输入端即太阳能光伏板电压输出端，辅助逆变器输出端连接辅助电源和交流主接触器线圈为二者提供工作电压。
优选的，所述辅助逆变器通过第一空气开关与系统辅助电源连接。
优选的，所述辅助逆变器通过第二空气开关与主接触器线圈连接。
与现有技术相比，所述装置采用辅助逆变器为主接触器线圈及辅助电源供电，在电网电压跌落时，可以有效避免主逆变器因欠压或供电不足脱离电网。可以说本实用新型抛弃了传统的UPS供电方式，避免了使用UPS带了的一些负面问题，并可彻底解决并网逆变器夜间自耗电问题。且所述辅助逆变器的连接方式与电网完全隔离，不受电网电压波动影响，方便独立控制，可单独设置开机和关机电压。
附图说明
图1 所述装置的电路结构示意框图；
图2 所述装置主控板控制程序流程示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型做进一步的详细介绍。
如图1，本实用新型所述的光伏并网逆变器的低电压穿越装置包括辅助逆变器1、主接触器2、系统辅助电源3、主控板4、电网电压侦测单元5和中间继电器6。
辅助逆变器1输入端与主逆变器的三相逆变电路输入端（即太阳能光伏阵列电压输出端）PV+和PV-相连，输出端分别通过空气开关K1、K2接辅助电源3和主接触器2的线圈，其中K1、K2用于检修时切断电源。交流主接触器2串联于主逆变器的输出端，实现逆变器与电网的断开或连接。主接触器线圈工作电压一般为100—250V交直流电，线圈通电时，接触器吸合，逆变器接入电网，线圈断电时，接触器断开，逆变器与电网断开。主接触器线圈的控制由中间接触器6来实现。主控板控制中间接触器6的通断。电网电压侦测单元5与光伏并网点Ua、Ub、Uc、相连，输出端接入主控板，其实时采集电网电压，将信号经过处理后送到主控板的I/O口。此时，辅助逆变器从光伏阵列取电，逆变输出220VAC交流电，给辅助电源和主接触器线圈供电。
电网电压正常时，主控板4发出指令，主接触器保持吸合，主逆变器并网运行；主控板4接收电压侦测单元5采集到的电压信号，并与给定的参考值比较，根据比较结果发出控制指令，主控板另外一个核心功能是发出PWM信号给驱动板，推动主逆变器中的IGBT管子的工作。当交流电网发生异常，电压跌落时，主控板可持续通过辅助电源供电，辅助电源由辅助逆变器从光伏阵列取电，逆变输出220VAC交流电供给辅助电源，主接触器线圈也持续由辅助逆变器直接供电。因此不会受到交流电网电压波动的影响。是否脱离交流电网由主控板根据采集到的交流电网电压电流情况及设定的算法进行主动控制，实现低电压穿越或控制光伏系统与交流电网断开。
主控板采用电压电流闭环算法，根据电压跌落和电流变化，调整输出电压的幅值和相角进而调节输出电流的大小和相位，使主逆变器在电网电压跌落时不停机。另外，在控制算法上加入了限流功能，避免了电压跌落时，过流保护切断电网。
主控板的控制流程如图2所示，电网电压正常时，主接触器吸合，逆变后的交流电经变压器并入电网，当电压跌落时，辅助逆变器持续输出220V交流电为辅助电源及主接触器供电，主控板将接收到的电网电压信号与给定值比较；
当0.9pu≤U电网≤1.1pu，且系统无其他异常，则主接触器继续吸合，系统保持并网运行；
当U电网＜0.2pu时，主控板发出停机指令，切断主接触器，主逆变器断开电网；
当U电网≥0.2pu时，主控板发出指令，继续保持主接触器吸合运行1s(此时接触器由辅助逆变器提供的220V交流电继续维持吸合状态)，主控板将实时采集到的电网电压信号与参考值比较。主控板通过对上述电压数据的检测和处理，实现对电网电压的实时监控。若电压跌落发生1s后，电网电压由0.2pu恢复到0.9pu（pu为标幺值）的过程中，如果U电网＜(0.35t-0.15)pu的电压值，则主控板发出停机指令，切断主接触器，主逆变器断开电网；反之系统继续保持运行状态。所述装置结合上述控制算法，完全可达到CGC/GF004:2011 中关于高压型逆变器的低电压耐受能力的要求。
应用本实用新型所述装置，光伏并网系统采用电网电压幅值作为逆变输出的前馈量，且在发生低电压穿越时限制了逆变输出有功电流，因此不会因为电网低电压造成额外的影响。另外，光伏并网系统还可根据电网公司要求在发生低电压穿越时增大系统无功输出，以配合电网公司缓解电压跌落造成的影响。
Claims (3)
1.一种光伏并网逆变器的低电压穿越装置，其特征在于：包括：
交流主接触器，串联于主逆变器的输出端，实现主逆变器与电网的断开或连接；主接触器线圈通电则接触器吸合，逆变器接入电网；
中间继电器，受主控板控制，进而实现主接触器线圈的通断电控制；
电网电压侦测单元，与光伏并网点连接，输出端连接主控板，用于实时采集电网电压信号并将信号处理后送到主控板；
主控板，电网电压正常时，主控板发出指令，主接触器保持吸合，主逆变器并网运行；发出PWM信号给驱动板，推动IGBT的工作；并根据电压侦测单元采集到的电压信号按设定控制方法发出控制指令，
系统辅助电源，为主控板及并网逆变器提供工作电源；
还包括辅助逆变器，所述辅助逆变器连接于并网逆变器的输入端即太阳能光伏板电压输出端，辅助逆变器输出端连接辅助电源和交流主接触器线圈为二者提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器的低电压穿越装置，其特征在于，所述辅助逆变器通过第一空气开关与系统辅助电源连接。
3.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器的低电压穿越装置，其特征在于，所述辅助逆变器通过第二空气开关与主接触器线圈连接。
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