CN207691751U - 一种光伏电源及非隔离光伏逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏电源技术领域，尤其涉及一种光伏电源及非隔离光伏逆变器。该光伏电源用于连接太阳能电池板的正极接线端与负极接线端。光伏电源还包括：逆变模块，逆变模块包括第一输入端与第二输入端，逆变模块的第一输入端用于与正极接线端连接；短路保护模块，短路保护模块的输入端用于与负极接线端连接，短路保护模块的输出端与逆变模块的第二输入端连接。因此，当负极接线端对地短路时，短路保护模块能够阻断电流回路，从而起到保护作用，避免短路造成光伏电源的损坏，提高光伏电源的使用寿命。

Description

一种光伏电源及非隔离光伏逆变器

技术领域

本实用新型涉及光伏电源技术领域，尤其涉及一种光伏电源及非隔离光伏逆变器。

背景技术

目前，非隔离光伏逆变器都是通过太阳能电池板给光伏逆变器供电再并上电网。在长期的户外使用中，太阳能电池板的输出端不可避免地出现破损或老化，形成对地短路现象。

为了避免此类情况，目前非隔离光伏逆变器的输入端是在正极接线端或负极接线端上串接热熔型的保险丝。当非隔离光伏逆变器工作时，非隔离光伏逆变器的负极接线端对地短路时，其主要是通过非隔离光伏逆变器检测漏电流或输出电流的方式断开继电器，以及熔断该热熔型的保险丝进行保护。

发明人在实现本实用新型的过程中，发现传统技术至少存在以下问题：非隔离光伏逆变器的负极接线端对地短路时，非隔离光伏逆变器的保护动作响应时间比较慢，容易损坏非隔离光伏逆变器。

实用新型内容

为了克服上述技术问题，本实用新型实施例的一个目的旨在提供一种光伏电源及非隔离光伏逆变器，其解决传统技术存在着负极接线端对地短路时而容易损坏光伏电源的技术问题。

在第一方面，本实用新型实施例提供一种光伏电源，用于连接太阳能电池板的正极接线端与负极接线端，所述光伏电源还包括：逆变模块，所述逆变模块包括第一输入端与第二输入端，所述逆变模块的第一输入端用于与所述正极接线端连接；短路保护模块，所述短路保护模块的输入端用于与所述负极接线端连接，所述短路保护模块的输出端与所述逆变模块的第二输入端连接。

可选地，所述短路保护模块包括阻断二极管，所述阻断二极管的正极与所述逆变模块的第二输入端连接，负极用于与所述负极接线端连接。

可选地，所述逆变模块包括：升压电路，所述升压电路包括所述第一输入端与所述第二输入端，所述升压电路的第一输入端用于与所述正极接线端连接，所述短路保护模块的输出端与所述升压电路的第二输入端连接；逆变电路，所述逆变电路的输入端与所述升压电路的输出端连接；开关电路，所述开关电路的输入端与所述逆变电路的输出端连接，所述开关电路的输出端用于输出逆变电源；控制电路，所述控制电路分别与所述升压电路、所述逆变电路及所述开关电路连接。

可选地，所述逆变模块还包括：漏电保护电路，所述漏电保护电路的输入端与所述开关电路的输出端连接，所述漏电保护电路的输出端用于输出逆变电源。

可选地，所述逆变模块还包括：滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述逆变电路的输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述开关电路的输入端连接。

可选地，所述逆变模块还包括：采样电路，所述采样电路耦合在所述逆变电路与所述滤波电路之间的电流支路上。

可选地，所述逆变电路包括三个逆变单元，每个所述逆变单元的输入端皆与所述升压电路的输出端连接；所述开关电路包括三个开关单元，一个所述开关单元的输入端与一个所述逆变单元的输出端对应连接，每个所述开关单元的输出端用于输出逆变电源。

可选地，所述采样电路包括三个采样单元，每个所述采样单元耦合在每个所述逆变单元与所述滤波电路之间的电流支路上。

可选地，所述开关电路包括继电器。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种非隔离光伏逆变器，所述非隔离光伏逆变器包括任一项所述的光伏电源。

在本实用新型各个实施例中，逆变模块包括第一输入端与第二输入端，逆变模块的第一输入端与太阳能电池板的正极接线端连接，短路保护模块的输入端与太阳能电池板的负极接线端连接，短路保护模块的输出端与逆变模块的第二输入端连接。因此，当负极接线端对地短路时，短路保护模块能够阻断电流回路，从而起到保护作用，避免短路造成光伏电源的损坏，提高光伏电源的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供一种光伏电源的电路原理框图；

图2是本实用新型另一实施例提供一种光伏电源的电路原理框图；

图3是本实用新型另一实施例提供一种逆变模块的结构示意图；

图3a是本实用新型又另一实施例提供一种逆变模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供单相桥式光伏电源的正极接线端对地短路的示意图；

图5是本实用新型实施例提供单相桥式光伏电源的负极接线端对地短路的示意图；

图6是本实用新型实施例提供三相桥式光伏电源的正极接线端对地短路的示意图；

图7是本实用新型实施例提供三相桥式光伏电源的负极接线端对地短路的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了方便说明并且理解本实用新型实施例的技术方案，以下说明所使用的方位词均以附图所展示的方位为准。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供一种光伏电源的电路原理框图。如图1所示，该光伏电源100包括逆变模块11及短路保护模块12。太阳能电池板200包括正极接线端10a与负极接线端10b。

逆变模块11包括第一输入端11a与第二输入端11b，逆变模块11的第一输入端11a与正极接线端10a连接，短路保护模块12的输入端与负极接线端10b连接，短路保护模块12的输出端与逆变模块11的第二输入端11b连接。

该光伏电源100分别与太阳能电池板200的正极接线端10a与负极接线端10b对应连接，太阳能电池板200为该光伏电源100提供外部电源。光伏电源100的逆变模块将该外部电源进行逆变，输出逆变电源并加载到电网上。

在一些实施例中，太阳能电池板200提供外部电源这一侧设置有多路电源输出，亦即，太阳能电池板200可以设置多个正极接线端10a与负极接线端10b，并完成与光伏电源100的连接。

如前所述，负极接线端10b对地短路时，在传统技术中，光伏电源100可以通过内部的漏电保护电路完成保护。例如：漏电保护电路检测漏电流过高或者输出电流过高时，漏电保护电路将过流信息发送给控制电路(例如：DSP数字处理器)，DSP数字处理器根据过流信息控制光伏电源的关断。在该短路保护过程中，其所需时间大概为20毫秒。若采用热熔型保险丝进行保护时，其需要更长时间方可完成对光伏电源的保护。

进一步的，在传统技术中，由于光伏电源中逆变电路的IGBT管存在反向二极管，即使关断逆变电路的IGBT管，光伏电源的电流还可通过反向二极管急速上升，光伏电源处于不控整流状态，虽然此时系统判断出漏电流和过流，但无法快速切断电流回路，在此期间电流早已大大超出二极管承受能力，造成损坏。另外，当太阳能电池板的正极接线端与负极接线端反接时，电流会完全经过光伏电源中升压电路的反向二极管和热熔型保险丝。此时，在太阳能电池板正负端形成回路，其会直接损坏光伏电源中的升压管，从而直接影响到光伏电源。并且，光伏电源会形成电流回路，其容易损坏太阳能电池板，缩短太阳能电池板的使用寿命。

在本实施例中，当负极接线端对地短路或者正负接线端反接时，短路保护模块能够阻断电流回路，从而起到保护作用，避免短路造成光伏电源的损坏，提高光伏电源的使用寿命。

在一些实施例中，如图2所示，该短路保护模块12包括阻断二极管，阻断二极管的正极与逆变模块11的第二输入端11b连接，负极与负极接线端10b连接。当负极接线端对地短路或者正负接线端反接时，阻断二极管能够快速阻断电流回路。

请参阅图3，图3是本实用新型另一实施例提供一种逆变模块的结构示意图。如图3所示，该逆变模块11包括升压电路111、逆变电路112、开关电路113、控制电路114、漏电保护电路115、滤波电路116及采样电路117。

升压电路111包括上述第一输入端11a与第二输入端11b，升压电路111的第一输入端11a与正极接线端10a连接，短路保护模块12的输出端与升压电路111的第二输入端11b连接。逆变电路112的输入端与升压电路111的输出端连接。开关电路113的输入端与逆变电路112的输出端连接。控制电路114分别与升压电路111、逆变电路112及开关电路113连接。漏电保护电路115的输入端与开关电路113的输出端连接，漏电保护电路115的输出端用于输出逆变电源。滤波电路116的输入端与逆变电路112的输出端连接，滤波电路116的输出端与开关电路112的输入端连接。采样电路117耦合在逆变电路112与滤波电路116之间的电流支路上。

本实施例提供的逆变模块工作时，升压电路111抬升由太阳能电池板的电压，输出升压电压。逆变电路112将直流的升压电压逆变成交流电压。滤波电路116能够滤除交流电压的谐波分量。滤波后的交流电压依次通过开关电路113与漏电保护电路115而接上电网，其中，漏电保护电路115可以采用GFCI装置(接地故障电流漏电保护器)。

采样电路117能够采集逆变电路112输出的逆变电流，并将采样结果传输给控制电路114，使得控制电路根据预先逻辑控制光伏电源。其中，采样电路117可以为电流传感器，例如：霍尔传感器。

在一些实施例中，开关电路113包括继电器，控制电路114能够发送控制信号控制继电器的闭合或关断。漏电保护电路115用于检测光伏电源的过流信号，并将过流信号传输给控制电路114，使得控制电路114根据预设逻辑控制光伏电源的工作状态。

控制电路114可以为单片机或ARM或DSP等等电子装置。

上述各个实施例所述的光伏电源可以为单相桥式光伏电源，亦可以为三相桥式光伏电源。当光伏电源为三相桥式光伏电源时，如3a所示，该逆变电路112包括三个逆变单元，每个逆变单元的输入端皆与升压电路111的输出端连接。开关电路112包括三个开关单元，一个开关单元的输入端与一个逆变单元的输出端对应连接，每个开关单元的输出端用于输出逆变电源。进一步的，采样电路117包括三个采样单元，每个采样单元耦合在每个逆变单元与滤波电路116之间的电流支路上。

为了详细阐述本实用新型实施例的目的，请一并参阅图4与图5，图4是本实用新型实施例提供单相桥式光伏电源的正极接线端对地短路的示意图，图5是本实用新型实施例提供单相桥式光伏电源的负极接线端对地短路的示意图。如图4所示，当正极接线端对地短路时，升压电路111中的二极管能够阻断电流回路。如图5所示，当负极接线端对地短路时，阻断二极管D2阻断了电流回路，完成了在IGBT的反向二极管中的无电流状态，从而起到了保护光伏电源的作用，提高了光伏电源的使用寿命。并且，能有效的防止太阳能电池板反接，防止了太阳能电池板损坏。

与上述实施例不同点在于，请一并参阅图6与图7，图6是本实用新型实施例提供三相桥式光伏电源的正极接线端对地短路的示意图，图7是本实用新型实施例提供三相桥式光伏电源的负极接线端对地短路的示意图。如图6所示，当正极接线端对地短路时，升压电路111中的二极管能够阻断电流回路。如图7所示，当负极接线端对地短路时，阻断二极管D2阻断了电流回路，完成了在IGBT的反向二极管中的无电流状态，从而起到了保护光伏电源的作用，提高了光伏电源的使用寿命。并且，能有效的防止太阳能电池板反接，防止了太阳能电池板损坏。

作为本实用新型实施例又另一方面，本实用新型实施例提供一种非隔离光伏逆变器。该非隔离光伏逆变器包括光伏电源，该光伏电源可以为上述各个实施例任意所述的光伏电源。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏电源，用于连接太阳能电池板的正极接线端与负极接线端，其特征在于，所述光伏电源还包括：

逆变模块，所述逆变模块包括第一输入端与第二输入端，所述逆变模块的第一输入端用于与所述正极接线端连接；

短路保护模块，所述短路保护模块的输入端用于与所述负极接线端连接，所述短路保护模块的输出端与所述逆变模块的第二输入端连接。

2.根据权利要求1所述的光伏电源，其特征在于，所述短路保护模块包括阻断二极管，所述阻断二极管的正极与所述逆变模块的第二输入端连接，负极用于与所述负极接线端连接。

3.根据权利要求1所述的光伏电源，其特征在于，所述逆变模块包括：

升压电路，所述升压电路包括所述第一输入端与所述第二输入端，所述升压电路的第一输入端用于与所述正极接线端连接，所述短路保护模块的输出端与所述升压电路的第二输入端连接；

逆变电路，所述逆变电路的输入端与所述升压电路的输出端连接；

开关电路，所述开关电路的输入端与所述逆变电路的输出端连接，所述开关电路的输出端用于输出逆变电源；

控制电路，所述控制电路分别与所述升压电路、所述逆变电路及所述开关电路连接。

4.根据权利要求3所述的光伏电源，其特征在于，所述逆变模块还包括：漏电保护电路，所述漏电保护电路的输入端与所述开关电路的输出端连接，所述漏电保护电路的输出端用于输出逆变电源。

5.根据权利要求3所述的光伏电源，其特征在于，所述逆变模块还包括：滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述逆变电路的输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述开关电路的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的光伏电源，其特征在于，所述逆变模块还包括：采样电路，所述采样电路耦合在所述逆变电路与所述滤波电路之间的电流支路上。

7.根据权利要求6所述的光伏电源，其特征在于，

所述逆变电路包括三个逆变单元，每个所述逆变单元的输入端皆与所述升压电路的输出端连接；

所述开关电路包括三个开关单元，一个所述开关单元的输入端与一个所述逆变单元的输出端对应连接，每个所述开关单元的输出端用于输出逆变电源。

8.根据权利要求7所述的光伏电源，其特征在于，所述采样电路包括三个采样单元，每个所述采样单元耦合在每个所述逆变单元与所述滤波电路之间的电流支路上。

9.根据权利要求3所述的光伏电源，其特征在于，所述开关电路包括继电器。

10.一种非隔离光伏逆变器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的光伏电源。