CN203522317U - 一种光伏逆变器供电装置 - Google Patents

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唐海燕
唐洲
管仁德
陈艺峰
朱世武
廖兵
张蓉
李建泉
廖远辉
吴建雄
钱勇亮
姚明
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Abstract

本实用新型公开了一种光伏逆变器供电装置，包括：交流供电模块和直流供电模块，其与交流电网和光伏太阳能板连接，用于将交流电网提供的交流电源和光伏太阳能板提供的直流电源转换为适于光伏逆变器使用的直流电源；电压钳位模块，其包括分别与交流供电模块和直流供电模块输出电源的正极连接的第一组输入端子，分别与交流电源模块和直流供电模块输出电源的负极连接的第二组输入端子，输出端与光伏逆变器中的控制系统和并网接触器线包连接，用于将所述交流供电模块和直流供电模块的输出电源中电平较高的电源提供给控制系统和接触器线包。本实用新型结构简单、易于实现，能够为光伏逆变器提供稳定可靠的电源。

Description

一种光伏逆变器供电装置
技术领域
本实用新型涉及太阳能光伏发电技术领域，具体而言，涉及一种光伏逆变器供电装置。
背景技术
随着可再生能源政策激励和能源市场的大规模发展，光伏发电在可再生能源的利用中占有越来越大的比例，太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要地位，成为世界能源供应的主体之一。
作为太阳能光伏发电系统的核心，光伏逆变器负责将太阳能光伏电池板产生的直流电能逆变为交流电能，并安全可靠地馈入电网。
光伏逆变器的供电方式可以分为电网供电和双电源供电两种方式。实际应用中，由于电网故障（例如低电压穿越、电网电压不稳定）、外部供电可靠性差及投资费用高等因素，采用光伏逆变器采用单电源供电方式面临着诸多问题，可靠性低。
当供电系统发生低压穿越时，电网电压跌落，传统内部取电模式（即利用变压器直接从电网转换取电）在电网电压跌落时间段内失电，无法满足低电压穿越下逆变器控制系统供电要求。此外，当供电系统发生低电压穿越时，电网电压跌落，接触器线包失电，会造成接触器主触点断开而脱网。
所以现有的光伏逆变器多采用双电源供电方式。图1示出了现有光伏逆变器双电源供电系统的结构图。
如图1所示，现有光伏逆变器供电系统包括交流供电电源101和直流供电电源102，其中交流供电电源101连接并网侧，并分别通过桥式整流模块DB1和桥式整流模块DB2连接控制系统105和接触器线包106。该直流供电电源连接光伏阵列直流侧，并通过一个DC/DC变换器连接控制系统105和接触器线包106。这样就实现了光伏逆变器的交直流冗余供电。
但该系统中桥式整流模块DB1和桥式整流模块DB2的正极输出端和负极输出端分别直接连到控制系统和接触器线包电源的正负极上，当二者的输出电压不同时，输出电压较低的供电电源将被反向充电，增加了系统的功耗和故障率。同时该系统提供给接触器线包的电源为直流电源，而部分接触器线包的电源为交流电源，所以无法满足多种类型接触器的使用要求。
鉴于上述技术中还存在问题，因此，需要提供一种太阳能光伏逆变器供电装置，其能够实现光伏逆变器的双电源供电，保证了电网故障（例如低电压穿越、电网电压不稳定）时，能够为光伏逆变器提供稳定可靠的电源。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种光伏逆变器供电装置，包括：
交流供电模块，其与交流电网连接，用于将所述交流电网提供的交流电源转换为适于所述光伏逆变器使用的直流电源；
直流供电模块，其与光伏太阳能板连接，用于将所述光伏太阳能板提供的直流电源转换为适于所述光伏逆变器使用的直流电源；
电压钳位模块，其包括：
第一组输入端子，其分别与所述交流供电模块和直流供电模块输出电源的正极连接，
第二组输入端子，其分别与所述交流供电模块和直流供电模块输出电源的负极连接，
输出端，其与所述光伏逆变器中的控制系统和并网接触器线包连接，
用于将所述交流供电模块和直流供电模块的输出电源中电平较高的电源提供给所述控制系统和接触器线包。
根据本实用新型的一个实施例，所述电压钳位模块包括四个自动开关：
第一和第三自动开关的第一端分别对应连接所述第一组输入端子，第二端与所述电压钳位模块的输出端正极连接；
第二和第四自动开关的第一端分别对应连接所述第二组输入端子，第二端与所述电压钳位模块的输出端负极连接；
当所述第一自动开关和所述第二自动开关同时开启或者闭合时，所述第三自动开关和所述第四自动开关相应地同时闭合或者开启。
根据本实用新型的一个实施例，所述自动开关为钳位二极管，所述钳位二极管的正极作为所述自动开关的第一端，负极作为所述自动开关的第二端。
根据本实用新型的一个实施例，所述交流供电模块包括依次级联的第一隔离降压单元、第一全桥整流单元、第一输出滤波单元。
根据本实用新型的一个实施例，所述直流供电模块包括依次级联的输入滤波单元、半桥逆变单元、第二隔离降压单元、第二全桥整流单元、第二输出滤波单元。
根据本实用新型的一个实施例，所述交流供电模块输出的直流电源的电压大于所述直流供电模块输出的直流电源的电压。
根据本实用新型的一个实施例，所述交流供电模块和所述直流供电模块的电压差的波动范围处于所述光伏逆变器电源最大波动范围内。
根据本实用新型的一个实施例，所述并网接触器为电磁接触器，其线包连接的电源为直流电源；
根据本实用新型的一个实施例，所述接触器为电子接触器，其线包连接的电源为交流电源；
根据本实用新型的一个实施例，所述装置还包括电压逆变模块，其连接在所述电压钳位模块和所述并网接触器之间，用于将所述电压钳位模块输出的直流电源转换为适合所述并网接触器使用的交流电源。
本实用新型结构简单、易于实现，采用双电源对光伏逆变器进行供电，当任一路出现电源掉电（例如交流电网遭遇低电压穿越或进入夜晚光伏太阳能板阵列输出的直流电源失电）时，另一路电源仍能够为光伏逆变器供电以保证光伏逆变器的正常运行，从而确保了无论在白天还是黑夜都能够为光伏逆变器提供稳定的电源，并且保证了光伏逆变器在遇到电网低电压穿越时控制系统不掉电和并网接触器线包不失电，从而大大提高了光伏逆变器整个系统的可靠性。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是现有光伏逆变器供电系统的结构框图；
图2是根据本实用新型的一个实施例的光伏逆变器供电装置的结构框图；
图3是根据本实用新型的一个实施例的光伏逆变器供电装置的电路结构图。
具体实施方式
以下将结合附图来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型各实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。
如图2所示，其中显示了一种光伏逆变器供电装置200。光伏逆变器供电装置200采用了双电源供电方式，其包括交流供电模块201、直流供电模块202和电压钳位模块203。
交流供电模块201与光伏逆变器并入的交流电网连接，用于将交流电网提供的交流电源转换为适于光伏逆变器使用的直流电源。
直流供电模块202与光伏发电站中的光伏太阳能板连接，光伏太阳能板能够将接收到的光能转换为直流电源输出，直流供电模块202接收光伏太阳能板输出的直流电源，并将其转换为适合光伏逆变器使用的直流电源。
电压钳位模块203包括第一组输入端子和第二组输入端子，其中第一组输入端子分别与交流供电模块201和直流供电模块202输出电源的正极连接，第二组输入端子分别与交流电源模块201和直流供电模块202输出电源的负极连接，用于将交流供电模块201和直流供电模块202的输出电源中电平较高的电源提供给控制系统和接触器线包。
光伏逆变器供电装置200通过电压钳位模块203对交流供电模块201和直流供电模块202输出的直流电源进行钳位，以保证光伏逆变器电源的稳定性。
当交流供电模块201和直流供电模块202均正常时，电压钳位模块203选取其中输出电平较高的电压进行输出，本实施例中，优选地将交流供电模块201的输出的直流电压设为大于直流供电模块202输出的直流电压，其中交流供电模块201和直流供电模块202的电压差的波动范围处于光伏逆变器电源电压的最大波动范围内，所以正常工作情况下，电压钳位模块203输出交流供电模块201提供的直流电压。当交流供电模块201发生故障（例如低电压穿越、电网电压不稳定）而出现输出电压跌落，导致其输出电压低于直流供电模块202的输出电压时，电压钳位模块203此时输出直流供电模块202提供的直流电压，从而保证了输出电源的稳定性。
当光伏逆变器中的并网接触器使用的为电磁接触器时，并网接触器线包106两端电压需要为直流电压，电压钳位模块203输出的直流电压能够直接提供给并网接触器线包106。
当并网接触器使用的为电子接触器时，并网接触器线包106两端的电压需要为交流电压，此时电压钳位模块203输出的直流电压需要进行逆变处理以向并网接触器线包106提供合适的交流电压。
所以针对上述情况，在本实用新型的其他实施例中，光伏逆变器供电装置200还包括电压逆变模块204，以将接收的电压钳位模块203输出的直流电压转换为适合并网接触器使用的交流电压并输出给并网接触器线包106。
图3示出了光伏逆变器供电装置200电路结构图。
本实施例中，交流供电模块201包括依次级联的第一隔离降压单元301a、第一全桥整流单元301b和第一输出滤波单元301c。其中第一隔离变压单元与270V交流电网连接以接收交流电网提供的270V交流电源，本实施例中，第一隔离变压单元301a使用匝比为278/18的变压器，其输出电源为18V单相交流电源。第一全桥整理单元301b接收第一隔离变压单元输出的18V单相交流电源并将其转换为直流电源，随后通过由LC滤波电路构成的第一输出滤波单元301c进行滤波后输出25V直流电源到电压钳位模块203。
直流供电模块202包括依次级联的输入滤波单元302a、半桥逆变单元302b、第二隔离变压单元302c、第二全桥整流单元302d和第二输出滤波单元302e。
本实施例中，输入滤波单元302a接收光伏太阳能板输出的700V直流电压，通过内部的电容滤波后输出到半桥逆变单元302b。半桥逆变单元302b为由4个MOS管构成的半桥逆变电路，该MOS管的耐压值选取为500V左右，从而得到110V的高频交流方波电源信号。
第二隔离变压单元302c包括高频变压器，该高频变压器的匝比为110/17，第二隔离变压单元302c能够接受上述110V高频交流方波电源信号并将其转换为17V的单相交流电源。随后第二全桥整流单元302d和第二输出滤波单元302e接收上述17V单相交流电源并将其转换为24V直流电源输出到电压钳位模块203。本实施例中，第二全桥整流单元302d和第二输出滤波单元302e与上述交流供电模块201中的第一全桥整流单元301b和第二输出滤波单元301c电路结构相同，但本实用新型不限于此。
电压钳位模块203包括四个自动开关。第一和第三自动开关的第一端分别对应连接所述电压钳位模块203的第一组输入端子，通过第一组输入端子分别与交流供电模块201和直流供电模块202输出电源的正极连接，第二端与电压钳位模块的输出端正极连接。第二和第四自动开关的第一端分别对应连接第二组输入端子，通过第二组输入端子分别与交流供电模块201和直流供电模块202输出电源的负极连接，第二端与电压钳位模块203的输出端负极连接。
当第一自动开关和第二自动开关同时开启或者闭合时，第三自动开关和第四自动开关相应地同时闭合或者开启。
本实施例中，自动开关为钳位二极管，钳位二极管的正极作为自动开关的第一端，负极作为自动开关的第二端。其中，第一钳位二极管203a作为第一自动开关，第二钳位二极管203b作为第二自动开关，第三钳位二极管203c作为第三自动开关，第四钳位钳位二极管203d作为第四自动开关。
当交流电网和光伏太阳能板输出的电压正常时，第一钳位二极管203a的负极电压为25V，第三钳位二极管203c的负极与第一钳位二极管203a的负极相连，所以其负极电压也为25V。而第三钳位二极管203c的正极电压为24V，第三钳位二极管203c反向截止，光伏逆变器通过交流供电模块201利用交流电网进行供电，而直流供电模块202不向光伏逆变器提供电源。
当电网因低电压穿越、电网电压不稳定而出现电压跌落并使交流供电模块201的输出电压低于直流供电模块202的输出电压时，第一钳位二极管203a的负极电压大于其正极电压，第一钳位二极管203a反向截止，交流供电模块201不向光伏逆变器提供电源，此时光伏逆变器通过直流供电模块202利用光伏太阳能板提供的电源进行供电。
本实用新型提供的光伏逆变器供电装置为光伏逆变器中的控制系统和并网接触器线包提供了交流电网供电和光伏太阳能板供电两种供电方式，当任一路出现电源掉电（例如交流电网遭遇低电压穿越或进入夜晚光伏太阳能板阵列输出的直流电源失电）时，另一路电源仍能够为光伏逆变器供电以保证光伏逆变器的正常运行，从而确保了无论在白天还是黑夜都能够为光伏逆变器提供稳定的电源，并且保证了光伏逆变器在遇到电网低电压穿越时控制系统不掉电和并网接触器线包不失电，从而大大提高了光伏逆变器整个系统的可靠性。
虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种光伏逆变器供电装置，其特征在于，包括：
交流供电模块，其与交流电网连接，用于将所述交流电网提供的交流电源转换为适于所述光伏逆变器使用的直流电源；
直流供电模块，其与光伏太阳能板连接，用于将所述光伏太阳能板提供的直流电源转换为适于所述光伏逆变器使用的直流电源；
电压钳位模块，其包括：
第一组输入端子，其分别与所述交流供电模块和直流供电模块输出电源的正极连接，
第二组输入端子，其分别与所述交流供电模块和直流供电模块输出电源的负极连接，
输出端，其与所述光伏逆变器中的控制系统和并网接触器线包连接，
用于将所述交流供电模块和直流供电模块的输出电源中电平较高的电源提供给所述控制系统和接触器线包。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压钳位模块包括四个自动开关：
第一和第三自动开关的第一端分别对应连接所述第一组输入端子，第二端与所述电压钳位模块的输出端正极连接；
第二和第四自动开关的第一端分别对应连接所述第二组输入端子，第二端与所述电压钳位模块的输出端负极连接；
当所述第一自动开关和第二自动开关同时开启或者闭合时，所述第三自动开关和第四自动开关相应地同时闭合或者开启。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述自动开关为钳位二极管，所述钳位二极管的正极作为所述自动开关的第一端，负极作为所述自动开关的第二端。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交流供电模块包括依次级联的第一隔离降压单元、第一全桥整流单元、第一输出滤波单元。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直流供电模块包括依次级联的输入滤波单元、半桥逆变单元、第二隔离降压单元、第二全桥整流单元、第二输出滤波单元。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交流供电模块输出的直流电源的电压大于所述直流供电模块输出的直流电源的电压。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述交流供电模块和所述直流供电模块的电压差的波动范围处于所述光伏逆变器电源最大波动范围内。
8.如权利要求1～7任一项所述的装置，其特征在于，所述并网接触器为电磁接触器，其线包连接的电源为直流电源。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接触器为电子接触器，其线包连接的电源为交流电源。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电压逆变模块，其连接在所述电压钳位模块和所述并网接触器之间，用于将所述电压钳位模块输出的直流电源转换为适合所述并网接触器使用的交流电源。
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CN105720673A (zh) * 2016-03-01 2016-06-29 陈旭鹏 一种多路防晃电装置
CN106919187A (zh) * 2015-12-28 2017-07-04 太阳能公司 太阳能跟踪器系统
CN112600455A (zh) * 2020-12-07 2021-04-02 昱能科技股份有限公司 一种供电系统及太阳能光伏逆变器

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