CN218449471U - 一种光伏过压保护装置及逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种光伏过压保护装置及逆变器，该光伏过压保护装置包括第一开关装置，其中，第一开关装置连接于光伏组串所接后级电路的输入端正负极之间；并且，当光伏组串的输出电压小于预设值时，第一开关装置处于断开状态，从而使逆变器可以正常接收光伏组串的电压；当光伏组串的输出电压大于等于预设值时，第一开关装置处于导通状态，进而可以将光伏组串的正负极短接，避免其高压传输至后级电路中，实现光伏组串过压时对于光伏组串后级电路的保护，减少了因为光伏组串过压而造成的逆变器等后级电路的不良率，可以实现在不拆机的情况下，逆变器等后级电路的继续投入使用，减少了人力和物力的投入，降低了维修成本。

Description

一种光伏过压保护装置及逆变器

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种光伏过压保护装置及逆变器。

背景技术

现有技术中逆变器的内部电路结构如图1所示，其通常包括BOOST电路和DC/AC变换电路，该BOOST电路的输入端连接光伏组件，该BOOST电路的输出端通过直流母线连接DC/AC变换电路的直流侧，该DC/AC变换电路的交流侧用于连接电网；且直流母线正负极之间设置有相应的母线电容。当光伏组件输出电压正常时，给逆变器内部电路进行供电，逆变器通过一系列检测后正常并网。

虽然光伏组件接入逆变器时，会经过防雷装置，该装置对雷击浪涌能够起到很好的保护作用，但是对光伏组件产生的过压却不能起到明显的保护作用。另外，虽然目前有检测光伏组件过压的手段存在，但是基本上没有单独的硬件设施能够处理这种过压，现有技术仍停留在依靠电路元器件自身去吸收这种过压能量，这样长期以往会导致后级BOOST电路出现不同程度的损坏，比如图1中开关管Q1的损坏，进而增加维修的成本，也会增大逆变器的不良率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光伏过压保护装置及逆变器，以实现光伏电池板反接的预警保护功能。具体技术方案如下：

本申请第一方面提供一种光伏过压保护装置，包括：第一开关装置；其中，

所述第一开关装置连接于光伏组串所接后级电路的输入端正负极之间；

所述光伏组串的输出电压大于等于预设值时，所述第一开关装置处于导通状态；所述光伏组串的输出电压小于所述预设值时，所述第一开关装置处于断开状态。

可选的，所述的光伏过压保护装置，还包括：负载装置；

所述负载装置与所述第一开关装置串联连接于所述后级电路的输入端正负极之间。

可选的，所述负载装置，包括：一个电阻，或者，至少两个串并联连接的电阻。

可选的，所述电阻为功率电阻。

可选的，所述负载装置的阻值小于所述后级电路的等效阻抗。

可选的，所述的光伏过压保护装置，还包括：第二开关装置；

所述第二开关装置设置于所述后级电路输入端连接其光伏组串的任一极传输支路中。

可选的，所述第二开关装置设置于所述第一开关装置的后级，其在所述光伏组串的输出电压大于等于所述预设值时处于断开状态，并在所述光伏组串的输出电压小于所述预设值时处于导通状态；或者，

所述第二开关装置设置于所述第一开关装置的前级，且为常闭开关，在所述光伏组串的输出电压大于等于所述预设值时处于断开状态。

可选的，所述第二开关装置设置于所述后级电路输入端连接其光伏组串的正极传输支路中。

可选的，所述第一开关装置为：继电器或者半导体开关；

所述第二开关装置为：继电器或者半导体开关。

本申请的第二方面提供一种逆变器，包括：至少一个第一DC/DC变换电路、母线电容、DC/AC变换电路及至少一个如上述第一方面任一种所述的光伏过压保护装置；其中，

所述第一DC/DC变换电路的输入端，作为所述逆变器的输入端，其正负极之间连接有一个所述光伏过压保护装置；

所述第一DC/DC变换电路的输出端，通过直流母线，连接所述DC/AC变换电路的直流侧；

所述母线电容连接于所述直流母线的正负极之间；

所述DC/AC变换电路的交流侧连接电网和/或负载。

可选的，所述第一DC/DC变换电路为BOOST电路。

可选的，所述第一DC/DC变换电路的个数大于1时，各所述第一DC/DC变换电路的输入端，分别作为所述逆变器的各输入端，其正负极之间分别设置有一个相应的所述光伏过压保护装置。

可选的，还包括：至少一个第二DC/DC变换电路；其中，

所述第二DC/DC变换电路的一侧连接储能电池，另一侧连接所述直流母线。

本实用新型提出一种光伏过压保护装置，其第一开关装置连接于光伏组串所接后级电路的输入端正负极之间；而且，光伏组串的输出电压小于预设值时，该第一开关装置处于断开状态，使逆变器可以正常接收光伏组串的电压；但是，当光伏组串的输出电压大于等于预设值时，该第一开关装置处于导通状态，进而可以将光伏组串的正负极短接，避免其高压传输至后级电路中，实现光伏组串过压时对于光伏组串后级电路的保护，减少了因为光伏组串过压而造成的逆变器等后级电路的不良率，可以实现在不拆机的情况下，逆变器等后级电路的继续投入使用，减少了人力和物力的投入，降低了维修成本。

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使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种逆变器的主电路结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种逆变器的光伏过压保护装置的电路结构图；

图3至图5为本实用新型实施例提供的三种逆变器的光伏过压保护装置的电路结构图；

图6为本实用新型实施例提供的一种逆变器的电路结构图；

图7为本实用新型实施例提供的一种光储逆变器的电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种光伏过压保护装置，其电路结构如图2所示，包括：第一开关装置SW1。其中：

第一开关装置SW1连接于后级电路的输入端正负极之间，比如逆变器的输入端正负极之间。

该后级电路的输入端可以连接至少一个光伏组串，其正极为图2中所示的PV+，其负极为图2中所示的PV-。当其所接光伏组串的数量大于1时，各光伏组串并联连接。该光伏组串包括至少一个光伏组件，当其内部光伏组件的个数大于1时，各光伏组件串联连接。

具体的工作原理为：

当光伏组串的输出电压小于预设值时，第一开关装置SW1处于断开状态，此时，光伏逆变器等后级电路可以正常接收光伏组串的电压；当光伏组串的输出电压大于等于预设值时，第一开关装置SW1处于导通状态，此时该后级电路输入端所接的光伏组串被短接(其短路电流方向如图2中带箭头的实线所示)，光伏组串输出的过压无法传输至后级电路中，从而避免其高压传输至后级电路中，实现光伏组串过压时对于光伏组串后级电路的保护。

实际应用中，该预设值的具体取值，并不做限定，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。只要光伏组串的输出电压正常时，能够正常输出电能至其后级电路；而光伏组串的输出电压过高时，能够通过启动该光伏过压保护装置，做到对后级电路最大程度的保护即可。

本实施例提供的该光伏过压保护装置，通过上述原理，即可实现对于光伏组串后级电路的过压保护，避免了长期过压导致的后级电路设备损坏，减少了因为光伏组串过压而造成的逆变器等后级电路的不良率，可以实现在不拆机的情况下，逆变器等后级电路继续投入使用，减少了人力和物力的投入，降低了维修成本。

在上一实施例的基础之上，优选的，该光伏电池板反接预警保护装置中，还可以增加负载装置(如图3中所示的R)，该负载装置与第一开关装置SW1串联连接于后级电路输入端的正负极之间；实际应用中，该负载装置与第一开关装置SW1的串联顺序不限，比如可以如图3中所示，负载装置的另一端与后级电路输入端负极相连，该第一开关装置SW1的另一端与后级电路输入端正极相连，也可以互换两者的位置，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

当光伏组串的输出电压大于等于该预设值时，该第一开关装置SW1处于导通状态，此时该后级电路相应输入端所接光伏组串与第一开关装置SW1和负载装置构成一个过压释放回路(如图3中的带箭头的实线所示)；其中，负载装置可以起到限流的作用，避免对光伏组串造成损害。

实际应用中，该负载装置的阻值无需很大，能够起到一定的限流功能即可，只要其阻值小于逆变器等后级电路的等效阻抗，即可将光伏组串输出的电流引流至该过压释放回路中，实现上述过压保护功能。

而且，实际应用中，该负载装置，可以是单独一个电阻来实现，也可以是两个或者更多电阻串并联连接来实现；视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

具体的，上述电阻可以采用功率电阻，但并不仅限于此。另外，实际应用中，还可以以其他具有阻抗的器件来实现该负载装置，只要能够实现上述限流功能即可，其具体选择视应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

在上述实施例的基础之上，该光伏过压保护装置中，还可以进一步包括：第二开关装置SW2，如图4(以在图3的基础上为例进行展示)所示，此第二开关装置SW2设置于后级电路输入端连接其光伏组串的任一极传输支路中；实际应用中，该第二开关装置SW2可以设置于后级电路输入端连接其光伏组串的正极传输支路中(如图4中所示)，也可以设置于后级电路输入端连接其光伏组串的负极传输支路中(未进行图示)，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

而且，该第二开关装置SW2可以设置于第一开关装置SW1的前级或后级；比如：

(1)参见图4，该第二开关装置SW2设置于第一开关装置SW1的后级。

该情况下，若光伏组串的输出电压大于等于预设值，则该第二开关装置SW2处于断开状态，阻断了光伏组串与后级电路之间的联系，从而保护了后级电路；此时电流流经上述过压释放回路，当光伏组串的输出电压小于预设值时，该第二开关装置SW2可以被吸合进而处于导通状态，该第一开关装置SW1被关断进而处于断开状态，使逆变器等后级电路重新进入工作状态。

(2)参见图5，该第二开关装置SW2设置于第一开关装置SW1的前级。

该情况下，鉴于逆变器等后级电路正常工作的时长占比较大，可以设置该第二开关装置SW2为常闭开关，进而在光伏组串的输出电压正常时，可以不必对其进行控制；而在光伏组串的输出电压大于等于该预设值时，再控制器处于断开状态即可，此时，第一开关装置SW1、第二开关装置SW2和负载装置构成上述过压释放回路(如图5中的带箭头的实线所示)，实现该过压保护功能。

上述各实施例中，该第一开关装置SW1可以为：继电器，或者，IGBT(Insulate-GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、MOS(Metal Oxide Semiconductor，金氧半场效晶体管)等半导体开关，视其具体应用环境而定即可。

另外，图4和图5所示结构中，该第二开关装置SW2可以为：继电器或者半导体开关。而且，两个开关装置的选型可以相同，也可以不同，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

本实用新型另一实施例还提供了一种逆变器，如图6所示，包括：至少一个第一DC/DC变换电路100、母线电容101、DC/AC变换电路102及至少一个如上述任一实施例所述的的光伏过压保护装置103(其结构以图5中所示为例进行展示)。

第一DC/DC变换电路100的输入端，作为逆变器的输入端，其正负极之间连接有一个光伏过压保护装置103。光伏过压保护装置103的结构设置及工作原理参见上述实施例，此处不再一一赘述。

第一DC/DC变换电路100的输出端，通过直流母线(如图6中所示的DC+和DC-)，连接DC/AC变换电路102的直流侧。

母线电容101连接于直流母线的正负极之间，其具体可以由第一电容C1构成，也可以采用多个电容串联或者串并联的形式构成母线电容101，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

DC/AC变换电路102的交流侧连接电网和/或负载。

具体的，第一DC/DC变换电路100可以为BOOST电路，参见图6，其具体包括：电感L1、内部开关管Q1和二极管D1，其中内部开关管Q1通常采用IGBT。此时，上述实施例中光伏过压保护装置103主要是对第一DC/DC变换电路100内部开关管Q1的保护。

第一DC/DC变换电路100的具体构成方式并不仅限于图6中所示，现有技术中任何有过压保护需求的拓扑均在本申请的保护范围内，此处不再一一展示。

另外，当第一DC/DC变换电路100的个数大于1时，各第一DC/DC变换电路100的输入端，分别作为逆变器的各输入端，其正负极之间分别设置有一个相应的光伏过压保护装置103，以实现对于相应设备的保护。

实际应用中，该逆变器的结构可以有不同的实现形式，其不仅可以通过上述结构连接光伏组串，实现光伏逆变器的功能，还可以进一步增加储能变流功能，比如，参见图7，此时，作为一个光储逆变器，其在光伏逆变器的基础上还包括：至少一个(图7中以一个为例进行展示)第二DC/DC变换电路201。

第二DC/DC变换电路201的一侧连接储能电池，另一侧连接直流母线。

该第二DC/DC变换电路201具有双向功率传输功能，可以实现对于储能电池的充放电功能；当光伏组串的输出电压正常时，能够正常输出电压至后级电路，此时，可以根据实际需求，控制该第二DC/DC变换电路201进行充放电或者待机；而光伏组串的输出电压过高，通过该光伏过压保护装置实现对后级电路的过压保护时，由于光伏组串被切出，DC/AC变换电路102的输出功率会下降，此时，可以由该第二DC/DC变换电路201为DC/AC变换电路102提供电能，保证DC/AC变换电路102输出一定的电能，维持对于电网和/或负载的电能供应。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种光伏过压保护装置，其特征在于，包括：第一开关装置；其中，

所述第一开关装置连接于光伏组串所接后级电路的输入端正负极之间；

所述光伏组串的输出电压大于等于预设值时，所述第一开关装置处于导通状态；所述光伏组串的输出电压小于所述预设值时，所述第一开关装置处于断开状态。

2.根据权利要求1所述的光伏过压保护装置，其特征在于，还包括：负载装置；

所述负载装置与所述第一开关装置串联连接于所述后级电路的输入端正负极之间。

3.根据权利要求2所述的光伏过压保护装置，其特征在于，所述负载装置，包括：一个电阻，或者，至少两个串并联连接的电阻。

4.根据权利要求3所述的光伏过压保护装置，其特征在于，所述电阻为功率电阻。

5.根据权利要求2所述的光伏过压保护装置，其特征在于，所述负载装置的阻值小于所述后级电路的等效阻抗。

6.根据权利要求1至5任一项所述的光伏过压保护装置，其特征在于，还包括：第二开关装置；

所述第二开关装置设置于所述后级电路输入端连接其光伏组串的任一极传输支路中。

7.根据权利要求6所述的光伏过压保护装置，其特征在于，所述第二开关装置设置于所述第一开关装置的后级，其在所述光伏组串的输出电压大于等于所述预设值时处于断开状态，并在所述光伏组串的输出电压小于所述预设值时处于导通状态；或者，

所述第二开关装置设置于所述第一开关装置的前级，且为常闭开关，在所述光伏组串的输出电压大于等于所述预设值时处于断开状态。

8.根据权利要求6所述的光伏过压保护装置，其特征在于，所述第二开关装置设置于所述后级电路输入端连接其光伏组串的正极传输支路中。

9.根据权利要求6所述的光伏过压保护装置，其特征在于，所述第一开关装置为：继电器或者半导体开关；

所述第二开关装置为：继电器或者半导体开关。

10.一种逆变器，其特征在于，包括：至少一个第一DC/DC变换电路、母线电容、DC/AC变换电路及至少一个如权利要求1至9任一项所述的光伏过压保护装置；其中，

所述第一DC/DC变换电路的输入端，作为所述逆变器的输入端，其正负极之间连接有一个所述光伏过压保护装置；

所述第一DC/DC变换电路的输出端，通过直流母线，连接所述DC/AC变换电路的直流侧；

所述母线电容连接于所述直流母线的正负极之间；

所述DC/AC变换电路的交流侧连接电网和/或负载。

11.根据权利要求10所述的逆变器，其特征在于，所述第一DC/DC变换电路为BOOST电路。

12.根据权利要求10所述的逆变器，其特征在于，所述第一DC/DC变换电路的个数大于1时，各所述第一DC/DC变换电路的输入端，分别作为所述逆变器的各输入端，其正负极之间分别设置有一个相应的所述光伏过压保护装置。

13.根据权利要求10至12任一项所述的逆变器，其特征在于，还包括：至少一个第二DC/DC变换电路；其中，

所述第二DC/DC变换电路的一侧连接储能电池，另一侧连接所述直流母线。

Images