JP6438117B2 - グリッドタイインバータ安全検出装置及び方法 - Google Patents

グリッドタイインバータ安全検出装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、太陽光発電の技術分野に関し、特にグリッドタイインバータ安全検出装置及び方法に関する。
世界のエネルギーの不足につれて、現在、多くの領域で太陽光発電を利用し、太陽光発電をソーラー発電とも呼ぶ。
太陽光発電システムにおいて、ソーラーパネルは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。ソーラーパネルが出力する電気エネルギーが直流であるので、インバータにより直流を交流に変換して電力網にフィードバックする必要があり、このような過程は、グリッドタイと呼ばれる。
インバータの運行中の安全・信頼性を確保するために、インバータの出力側の交流電力網の絶縁能力が要求を満たすか否かを検出する必要がある。
従来技術において、インバータの出力側の交流電力網の絶縁状況を検出する方法は、直流側から電位を導入し、抵抗により交流に導入し、交流側の関連する信号を採集して算出し、交流側の絶縁状況を判定する方法であって、このような方法は、ハードウェアであってもソフトウェアであっても複雑である。
従って、当業者は、インバータの出力端子の交流側の絶縁状況を検出することができ、そして、実現態様が簡単であるグリッドタイインバータ安全検出方法及び装置を提供する。
本発明は、インバータの出力端子の交流側の絶縁状況を検出することができ、そして、実現態様が簡単であるグリッドタイインバータ安全検出方法及び装置を提供する。
本発明の実施例は、グリッドタイインバータ安全検出装置を提供し、光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイと、インバータと、三相スイッチと、三相電力網と、複数の抵抗とを含み、前記複数の抵抗は、第１の抵抗と、第２の抵抗と、第３の抵抗と、第４の抵抗とを含み、前記ＰＶアレイの出力端子が前記インバータの入力端子に接続され、前記インバータの複数ある出力端子が、それぞれ前記三相スイッチを介して前記三相電力網の複数ある第１の端子に接続され、前記三相スイッチがＯＦＦ状態にあり、前記三相電力網の複数の第２の端子がＮ点として一緒に接続され、前記Ｎ点が前記第４の抵抗を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、前記三相電力網の複数ある第１の端子が、それぞれ対応する前記第１の抵抗、前記第２の抵抗及び前記第３の抵抗を介して、前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、
当該装置は、電圧検出回路と、フィルタ回路と、比較回路と、コントローラとを含み、
前記電圧検出回路は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成され、
前記フィルタ回路は、前記電圧検出回路で検出された電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持するように構成され、
前記比較回路は、前記電圧の直流成分をプリセット電圧値と比較し、比較結果を前記コントローラに送信するように構成され、
前記コントローラは、前記比較結果に応じて、前記インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であるか否かを判定するように構成されている。
好ましくは、前記プリセット電圧値は、前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関連する。
好ましくは、前記フィルタ回路は、ローパスフィルタ、平均値フィルタ、積分器又はバンドエリミネーションフィルタの中の一つである。
好ましくは、抑制電池ユニットＰＩＤ回路をさらに含み、
前記抑制電池ユニットＰＩＤ回路は、直列に接続される第１のスイッチと等価デバイスとを含み、前記等価デバイスは、ヒューズ、抵抗、ダイオード、電池パネル、スイッチ電源の中の少なくとも一つを含み、
前記ＰＶアレイの負極出力端子が、前記抑制電池ユニットＰＩＤ回路を介して接地され、
前記電圧検出回路が前記Ｎ点とグランドとの間、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出する場合に、前記第１のスイッチがＯＦＦにされる。
本発明の実施例は、グリッドタイインバータ安全検出装置をさらに提供し、光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイと、インバータと、スイッチと、単相電力網と、複数の抵抗とを含み、前記複数の抵抗は、単相抵抗と、Ｎ線抵抗とを含み、前記ＰＶアレイの出力端子が前記インバータの入力端子に接続され、前記インバータの複数ある出力端子が、それぞれ前記スイッチを介して対応する前記単相電力網の第１の端子及び第２の端子に接続され、前記スイッチがＯＦＦ状態にあり、前記単相電力網の第２の端子がＮ点として機能し、前記Ｎ点が前記Ｎ線抵抗を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、前記単相電力網の第１の端子が、前記単相抵抗を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、
当該装置は、電圧検出回路と、フィルタ回路と、比較回路と、コントローラとを含み、
前記電圧検出回路は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は前記単相電力網の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成され、
前記フィルタ回路は、前記電圧検出回路に検出された電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持するように構成され、
前記比較回路は、前記電圧の直流成分をプリセット電圧値と比較し、比較結果をコントローラに送信するように構成され、
前記コントローラは、前記比較結果に応じて、前記インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であるか否かを判定するように構成されている。
本発明の実施例は、グリッドタイインバータ安全検出装置をさらに提供し、光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイと、インバータと、三相スイッチと、三相電力網と、複数の抵抗とを含み、前記複数の抵抗は、第１の抵抗と、第２の抵抗と、第３の抵抗と、第４の抵抗とを含み、前記ＰＶアレイの出力端子が前記インバータの入力端子に接続され、前記インバータの複数ある出力端子が、それぞれ前記三相スイッチを介して、前記三相電力網の複数ある第１の端子に接続され、前記三相スイッチがＯＦＦ状態にあり、前記三相電力網の複数の第２の端子がＮ点として一緒に接続され、前記Ｎ点が前記第４の抵抗を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、前記三相電力網の複数ある第１の端子が、それぞれ対応する前記第１の抵抗、前記第２の抵抗及び前記第３の抵抗を介して、前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、
当該装置は、電圧検出回路と、Ａ/Ｄ変換器と、コントローラとを含み、
前記電圧検出回路は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は前記三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成され、
前記Ａ/Ｄ変換器は、前記電圧検出回路に検出された電圧を、デジタル信号の電圧に変換するように構成され、
前記コントローラは、前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持し、前記電圧の直流成分がプリセット電圧値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合、インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であると判定し、そうでなければ、絶縁が異常であると判定するように構成されている。
本発明の実施例は、グリッドタイインバータ安全検出装置をさらに提供し、光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイと、インバータと、スイッチと、単相電力網と、複数の抵抗とを含み、前記複数の抵抗は、単相抵抗と、Ｎ線抵抗とを含み、前記ＰＶアレイの出力端子が前記インバータの入力端子に接続され、前記インバータの複数ある出力端子が、それぞれ前記スイッチを介して対応する前記単相電力網の第１の端子及び第２の端子に接続され、前記スイッチがＯＦＦ状態にあり、前記単相電力網の第２の端子がＮ点として機能し、前記Ｎ点が前記Ｎ線抵抗を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、前記単相電力網の第１の端子が、前記単相抵抗を介して、前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、
当該装置は、電圧検出回路と、Ａ/Ｄ変換器と、コントローラとを含み、
前記電圧検出回路は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は前記単相電力網の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成され、
前記Ａ/Ｄ変換器は、前記電圧検出回路に検出された電圧をデジタル信号の電圧に変換するように構成され、
前記コントローラは、前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持し、前記電圧の直流成分がプリセット電圧値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合、インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であると判定し、そうでなければ、絶縁が異常であると判定するように構成されている。
本発明の実施例は、グリッドタイインバータ安全検出方法をさらに提供し、光起電力インバータシステムに適用され、
前記光起電力インバータシステムが三相システムである場合、Ｎ点とグランドとの間、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出し、前記光起電力インバータシステムが単相システムである場合、Ｎ点とグランドとの間、又は単相電力網の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出し、前記三相電力網又は前記単相電力網の第１の端子はインバータの出力端子に接続される方の端子であり、
検出された電圧をデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持し、
前記電圧の直流成分がプリセット電圧値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合、インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であると判定し、そうでなければ、絶縁が異常であると判定することを含む。
好ましくは、前記プリセット電圧値は、前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関する。
好ましくは、前記した前記デジタル信号の電圧中の交流成分を除去し、直流成分を保持することは、具体的に、ローパスフィルタリング、平均値フィルタリング、積分器又はバンドエリミネーションフィルタにより実現される。
従来技術に比べて、本発明は以下の長所を有する：
本発明の実施例が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置は、ハードウェアの方で、検出用の電圧検出回路と、フィルタ回路と、比較回路と、コントローラとを使用すれば交流側の絶縁が正常であるか否かを判定することができ、ハードウェアにより実現されることができ、且つ簡単に実現する。電力網の第１の端子又はＮ点のグランドに対する電圧を検出すれば、交流側のグランドに対する絶縁性が良いか否かを判定することができる。ハードウェアの実現が簡単で、コストが低くなる。電圧の直流成分が前記プリセット電圧値よりも大きい場合に、コンパレータは１を出力し、この際、コントローラは絶縁が正常であると判定する。電圧の直流成分が前記プリセット電圧値よりも小さい場合に、コンパレータは０を出力し、この際、コントローラは絶縁が異常であると判定する。なお、コンパレータの出力が１又は０であることは、単にレベルの論理状態を表す。
本発明の実施例又は従来技術における技術案をより明確に説明するために、以下で実施例又は従来技術の記述において使用される必要がある図面を簡単に説明し、以下に記述の図面が本発明の幾つかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力をしない前提で、これらの図面に応じて他の図面を得ることもできるのは自明である。
本発明が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置の実施例１の模式図である。 本発明が提供する図１に対応する検出時の等価回路図である。 本発明が提供するグリッドタイインバータの安全検出装置の実施例２の模式図である。 本発明が提供するグリッドタイインバータの安全検出装置の実施例３の模式図である。 本発明が提供するグリッドタイインバータの安全検出装置の実施例４の模式図である。 本発明が提供するグリッドタイインバータの安全検出装置の実施例５の模式図である。 本発明が提供するグリッドタイインバータの安全検出方法の実施例１のフローチャートである。
以下、本発明の実施例における図面と組み合わせて、本発明の実施例における技術案を明確かつ十分に記述するが、明らかに、記述される実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、実施例の全てではない。本発明における実施例に基づいて、当業者が創造的な労力をしない前提で得られる全ての他の実施例は、本発明の保護する範囲に属する。
本発明の目的、特徴及び利点をより明白且つ理解し易くするために、以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳しく説明する。
装置の実施例１：
図１を参照すると、該図は、本発明が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置の実施例１の模式図である。
本実施例が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置は、光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイ１００と、インバータＩｎｖと、三相スイッチ（Ｋｒ、Ｋｓ、Ｋｔ）と、三相電力網（Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔ）と、抵抗とを含み、前記抵抗は、第１の抵抗Ｒ１と、第２の抵抗Ｒ２と、第３の抵抗Ｒ３と、第４の抵抗Ｒ４とを含む。
前記ＰＶアレイ１００の出力端子が前記インバータＩｎｖの入力端子に接続され、前記インバータＩｎｖの出力端子がそれぞれ前記三相スイッチ（Ｋｒ、Ｋｓ、Ｋｔ）を介して前記三相電力網（Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔ）の第１の端子に接続され、前記三相スイッチ（Ｋｒ、Ｋｓ、Ｋｔ）がＯＦＦ状態にあり、前記三相電力網（Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔ）の第２の端子がＮ点として一緒に接続され、前記Ｎ点が前記第４の抵抗Ｒ４を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、前記三相電力網（Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔ）の第１の端子がそれぞれ前記第１の抵抗Ｒ１、第２の抵抗Ｒ２及び第３の抵抗Ｒ３を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続される。
なお、Ｒ１〜Ｒ４はあくまでも模式的な抵抗であり、実際に実現する際に、複数の抵抗が直列接続された抵抗であってもよく、或いは複数の抵抗が直列と並列が混合された抵抗であってもよい。Ｒ１〜Ｒ４は、サンプリング抵抗の等価抵抗であってもよく、外接する抵抗であってもよく、Ｒ１-Ｒ４の値は既知である。
なお、三相電力網５００は独立する電力網であってもよく、分離された電力網であってもよい。
また、４００におけるインバータの出力端子と三相スイッチとの間にもリアクタンスが直列に接続されている。
三相電力網の第１の端子はそれぞれｒ、ｓ、ｔである。図１から分かるように、本発明が測定する必要がある交流側の絶縁状況は、ｒ、ｓ、ｔ又はＮと、グランドＧＮＤとの間の電圧を測定することにより実現される。
図１において、ｒ、ｓ、ｔ及びＮと、グランドとの間の抵抗がそれぞれＲｒｘ、Ｒｓｘ、Ｒｔｘ、Ｒｎｘであることを示しており、これらの抵抗は実際に存在するものではなく、等価抵抗であり、その抵抗値は三相電力網の絶縁状況を反映する。
当該装置は、電圧検出回路７００と、フィルタ回路８００と、比較回路９００と、コントローラ１０００とを含む。
前記電圧検出回路７００は、前記Ｎ点とグランドとの間の電圧、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成される。
前記フィルタ回路８００は、前記電圧検出回路に検出された電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持するように構成される。
理解できるのは、交流成分を除去した後、残った電圧の直流成分は、ｒ、ｓ、ｔとＮとにとって同じでるため、Ｎ点のグランドに対する電圧、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの電圧を検出する結果は、同じである。
前記比較回路９００は、前記電圧の直流成分をプリセット電圧値と比較し、比較結果を前記コントローラ１０００に送信するように構成される。
なお、比較回路９００は、実際にコンパレータにより実現されてもよく、コンパレータの一方の入力端子が前記電圧の直流成分に接続され、コンパレータの他方の入力端子が前記プリセット電圧値に接続されることにより、コンパレータは電圧の直流成分の大きさに応じて反転し、さらに、０又は１のデジタル信号を前記コントローラ１０００に出力する。
前記コントローラ１０００は、前記比較結果に応じて、インバータＩｎｖの出力端子の交流側の絶縁が正常であるか否かを判定する。
理解できるのは、交流側の絶縁が正常である場合、ｒ、ｓ、ｔ及びＮと、グランドとの間のいずれにも直流電圧が存在し、そして、当該直流電圧がプリセット電圧値よりも大きくなる。しかしながら、交流側の絶縁が異常である場合、ｒ、ｓ、ｔ及びＮと、グランドとの間の直流電圧がとても小さくなる可能性があり、ひいては０になるため、当該直流電圧がプリセット電圧値よりも小さくなる。
例えば、電圧の直流成分が前記プリセット電圧値よりも大きい場合に、コンパレータは１を出力し、この際、コントローラは絶縁が正常であると判定する。電圧の直流成分が前記プリセット電圧値よりも小さい場合に、コンパレータは０を出力し、この際、コントローラは絶縁が異常であると判定する。
本発明の実施例が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置は、ハードウェアの方で、検出用の電圧検出回路７００と、フィルタ回路８００と、比較回路９００と、コントローラ１０００とを使用すれば、交流側の絶縁が正常であるか否かを判定することができ、ハードウェアの実現が簡単になり、且つ簡単に実現する。ｒ、ｓ、ｔとＮとのグランドのグランドに対する電圧を検出すれば、交流側のグランドに対する絶縁性が良いか否かを判定することができる。
当業者に本実施例が提供する技術案をより良く理解させるために、以下、図１に対応する等価回路図を組み合わせて分析し、図１ａを参照すると、該図は図１に対応する絶縁を検出する際の等価回路図である。
ＰＶアレイの正極出力端子ＰＶ+はグランドに対して接地抵抗があり、勿論、他の抵抗もいくつかあり、例えば、抵抗分圧態様により直流側の接地抵抗をテストし、この際、ＰＶ+とグランドとの間に抵抗を接続する可能性があるが、全てのＰＶ+とグランドとの間の抵抗がいずれもＲｅｑｐと等価となる。ＰＶアレイの負極出力端子ＰＶ-のグランドに対しても接地抵抗があり、勿論、他の抵抗もいくつかあり、例えば、抵抗分圧態様により直流側の接地抵抗をテストし、この際、ＰＶ-とグランドとの間に抵抗を接続する可能性があり、全てのＰＶ-とグランドとの間の抵抗がいずれもＲｅｑｎと等価となる。
ＰＶ+とＰＶ-との間に、ＲｅｑｐとＲｅｑｎとが分圧を行い、故に、Ｒｅｑｎが０ではなければ、ＰＶ-とグランドとの間に一つの電圧源ＶＰＶＮＧと等価となる。Ｎ点のグランドに対する、又はｒ点のグランドに対する、ｓ点のグランドに対する、ｔ点のグランドに対する電圧は一つの直流源と一つの交流源となり、この直流源と交流源信号を採集し、交流源信号を除去することで、残ったものが直流信号であり、抵抗により分圧されるが、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が既知であるため、Ｒｒｘ、Ｒｓｘ、Ｒｔｘ、Ｒｎｘの値が非常に小さい場合、分圧により得られる電圧の直流成分も非常に小さいくなるため、この電圧値を検出すれば交流側の絶縁性を判定できる。
装置の実施例２：
図２を参照すると、該図は、本発明が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置の実施例２の模式図である。
なお、前記プリセット電圧値は、前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関連し、例えば、ＶＰＶＮＧでＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧を表す。
理解できるのは、実際の検出過程において、まず、三相スイッチをＯＦＦにして、先に直流側のグランドに対する絶縁性がよいか否かを検出し、直流側のグランドに対する絶縁性がよい場合のみに、交流側のグランドに対する絶縁性がよいか否かを検出する。
直流側のグランドに対する絶縁性の検出によりＶＰＶＮＧを得ることができる。
理解できるのは、前記フィルタ回路の機能は、交流成分の電圧を除去し、電圧の直流成分を保持することであるので、フィルタ回路は、ローパスフィルタ、平均値フィルタ、積分器又はバンドエリミネーションフィルタの一つにより実現されることができる。
なお、バンドエリミネーションフィルタの作用は、交流信号を除去することである。
電圧検出回路が検出する電圧は、交流電圧と直流電圧とが重畳された電圧である。
理解できるのは、電圧検出回路は、電圧センサーにより実現されてもよく、コストの低減のために分圧抵抗回路により実現されてもよい。
また、本実施例が提供する装置において、抑制電池ユニット（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ：ＰＩＤ）回路をさらに含むことができる。
前記抑制電池ユニットＰＩＤ回路は、直列に接続される第１のスイッチＫ１と、等価デバイスＺとを含み、前記等価デバイスＺは、ヒューズ、抵抗、ダイオード、電池パネル、スイッチ電源の中の少なくとも一つを含む。
前記ＰＶアレイの負極出力端子は、前記抑制電池ユニットＰＩＤ回路を介して接地される。
前記電圧検出回路は前記Ｎ点とグランドとの間、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出する際に、前記第１のスイッチＫ１がＯＦＦにされる。
理解できるのは、交流側の絶縁性が検出済みであると、交直流側の絶縁状況が要求を満たす場合に、実際に運行する際に、Ｋ１をＯＮにする必要があり、このようにすれば、電池ユニットＰＩＤを抑制する作用を奏することができる。
以上の装置の実施例１と実施例２は、三相電力網を例として説明され、以下、三相電力網と類似する単相電力網の実現態様を説明するが、作動原理は同じである。
装置の実施例３：
図３を参照すると、該図は本発明が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置の実施例３の模式図である。
本実施例が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置は、光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイ１００と、インバータＩｎｖと、スイッチ（ＫＬ、Ｋｎ）と、単相電力網Ｖｇと、抵抗とを含み、前記抵抗は、抵抗ＲＬと、抵抗Ｒｎとを含み、前記ＰＶアレイ１００の出力端子が、前記インバータＩｎｖの入力端子に接続され、前記インバータＩｎｖの出力端子が、それぞれ前記スイッチ（ＫＬ、Ｋｎ）を介して前記単相電力網Ｖｇの第１の端子に接続され、前記スイッチ（ＫＬ、Ｋｎ）がＯＦＦ状態にあり、前記単相電力網Ｖｇの第２の端子がＮ点として機能し、前記Ｎ点が前記Ｎ線抵抗Ｒｎを介して、前記ＰＶアレイ１００の負極出力端子に接続され、前記単相電力網Ｖｇの第１の端子が、前記単相抵抗ＲＬを介して、前記ＰＶアレイ１００の負極出力端子に接続され、Ｒｎ、ＲＬはサンプリング抵抗の等価抵抗であってもよく、外接する抵抗であってもよく、Ｒｎ、ＲＬの抵抗値が既知である。
なお、単相電力網５００は、独立する電力網であってもよく、分離された電力網であってもよい。
当該装置は、電圧検出回路７００と、フィルタ回路８００と、比較回路９００と、コントローラ１０００とを含む。
前記電圧検出回路７００は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は単相電力網の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成される。
前記フィルタ回路８００は、前記電圧検出回路に検出された電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持するように構成される。
前記比較回路９００は、前記電圧の直流成分をプリセット電圧値と比較し、比較結果を前記コントローラ１０００に送信するように構成される。
前記コントローラ１０００は、前記比較結果に応じてインバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であるか否かを判定するように構成される。
理解できるのは、単相電力網の場合は三相電力網の場合に対応する作動原理と同じであるので、ここで重複しない。
本発明の実施例が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置は単相電力網に適用され、ハードウェアの方で、検出用の電圧検出回路７００と、フィルタ回路８００と、比較回路９００と、コントローラ１０００とを使用すれば、交流側の絶縁が正常であるか否かを判定することができ、ハードウェアの実現が簡単で、且つ簡単に実現する。ｒ、ｓ、ｔとＮのグランドに対する電圧を検出すれば、交流側のグランドに対する絶縁性が良いか否かを判定することができる。
装置の実施例１〜３はともに実際のハードウェアでフィルタリングと比較を実現し、以下、コントローラは内部に有するアルゴリズムによりフィルタリングと比較を実現することを説明する。
装置の実施例４：
図４を参照すると、該図は本発明が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置の実施例４の模式図である。
装置の実施例１〜３において、コントローラが受信するものは、既に比較回路の出力したデジタル信号であるので、Ａ/Ｄ変換器を要しない。本実施例におけるコントローラが自体でフィルタリングと比較を実現する際に、デジタル信号を受信する必要があり、まず、Ａ/Ｄ変換器が電圧検出回路に検出されたアナログ信号の電圧をデジタル信号の電圧に変換する必要がある。
本実施例が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置は、光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイ１００と、インバータＩｎｖと、三相スイッチ（Ｋｒ、Ｋｓ、Ｋｔ）と、三相電力網（Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔ）と、抵抗とを含み、前記抵抗は、第１の抵抗Ｒ１と、第２の抵抗Ｒ２と、第３の抵抗Ｒ３と、第４の抵抗Ｒ４とを含む。
前記ＰＶアレイ１００の出力端子が、前記インバータＩｎｖの入力端子に接続され、前記インバータＩｎｖの出力端子が、それぞれ前記三相スイッチ（Ｋｒ、Ｋｓ、Ｋｔ）を介して、前記三相電力網（Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔ）の第１の端子に接続され、前記三相スイッチ（Ｋｒ、Ｋｓ、Ｋｔ）がＯＦＦ状態にあり、前記三相電力網（Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔ）の第２の端子がＮ点として一緒に接続され、前記Ｎ点が前記第４の抵抗Ｒ４を介して、前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、前記三相電力網（Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔ）の第１の端子が、それぞれ前記第１の抵抗Ｒ１、第２の抵抗Ｒ２、及び第３の抵抗Ｒ３を介して、前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続される。
当該装置は、電圧検出回路７００と、Ａ/Ｄ変換器１１００と、コントローラ１０００とを含む。
前記電圧検出回路７００は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成される。
前記Ａ/Ｄ変換器１１００は、前記電圧検出回路７００に検出された電圧をデジタル信号の電圧に変換するように構成される。
前記コントローラ１０００は、前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持し、前記電圧の直流成分がプリセット電圧値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合、インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であると判定し、そうでなければ、絶縁が異常であると判定する。
本実施例が提供する装置と実施例１との相違点は、コントローラ１０００自体を利用してフィルタリングと比較を実現し、このようにすれば、ハードウェアからみると、装置実施例１よりも更に簡単になり、コントローラ１０００の内部においてフィルタリングと比較を実現する必要があるに過ぎない。
理解できるのは，本実施例が提供する装置において、抑制電池ユニットＰＩＤ回路をさらに含んでもよく、図３に示すように、その作動原理は、図２と同じであるので、ここで重複しない。
なお、前記プリセット電圧値は前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関連し、例えば、ＶＰＶＮＧでＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧を表す。
フィルタ回路は、ローパスフィルタ、平均値フィルタ、積分器又はバンドエリミネーションフィルタの中の一つにより実現されてもよい。
装置の実施例５：
図５を参照すると、該図は本発明が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置の実施例５の模式図である。
装置の実施例４は三相電力網を例として説明しており、以下、三相電力網と類似する単相電力網の実現態様を説明し、作動原理は同じである。
本実施例が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置は、光起電力インバータシステムに適用され、当該システムはＰＶアレイ１００と、インバータＩｎｖと、スイッチ（ＫＬ、Ｋｎ）と、単相電力網Ｖｇと、抵抗とを含み、前記抵抗は、単相抵抗ＲＬと、Ｎ線抵抗Ｒｎとを含み、前記ＰＶアレイ１００の出力端子が、前記インバータＩｎｖの入力端子に接続され、前記インバータＩｎｖの出力端子が、それぞれ前記スイッチ（ＫＬ、Ｋｎ）を介して、前記単相電力網Ｖｇの第１の端子に接続され、前記スイッチ（ＫＬ、Ｋｎ）がＯＦＦ状態にあり、前記単相電力網Ｖｇの第２の端子がＮ点として機能し、前記Ｎ点が前記Ｎ線抵抗Ｒｎを介して、前記ＰＶアレイ１００の負極出力端子に接続され、前記単相電力網Ｖｇの第１の端子が前記単相抵抗ＲＬを介して、前記ＰＶアレイ１００の負極出力端子に接続される。
当該装置は、電圧検出回路７００と、Ａ/Ｄ変換器１１００と、コントローラ１０００とを含む。
前記電圧検出回路７００は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成される。
前記Ａ/Ｄ変換器１１００は、前記電圧検出回路７００に検出された電圧をデジタル信号の電圧に変換するように構成される。
前記コントローラ１０００は、前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持し、前記電圧の直流成分がプリセット電圧値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合、インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であると判定し、そうでなければ、絶縁が異常であると判定する。
本実施例が提供する装置と実施例３との相違点は、コントローラ１０００自体を利用してフィルタリングと比較を実現し、このようにすれば、ハードウェアからみると、装置実施例３よりも更に簡単になり、コントローラ１０００の内部においてフィルタリングと比較を実現する必要があるに過ぎない。
理解できるのは、本実施例が提供する装置において、抑制電池ユニットＰＩＤ回路をさらに含んでもよく、図３に示すように、その作動原理は、図２と同じであるので、ここで重複しない。
なお、前記プリセット電圧値は前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関連し、例えば、ＶＰＶＮＧでＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧を表す。
フィルタ回路は、ローパスフィルタ、平均値フィルタ、積分器又はバンドエリミネーションフィルタの中の一つより実現されることができる。
以上で実施例が提供するグリッドタイインバータ安全検出装置に基づいて、本発明の実施例は、さらに、グリッドタイインバータ安全検出方法を提供し、以下、図面に基づいて詳細に説明する。
方法の実施例１：
図６を参照すると、当該図は本発明が提供するグリッドタイインバータ安全検出方法の実施例１のフローチャートである。
理解できるのは、三相電力網にとっても単相電力網にとっても、検出の方法は同じであるので、本実施例が提供する方法は、三相電力網と単相電力網とに同様に適用する。
本実施例が提供するグリッドタイインバータ安全検出方法は、光起電力インバータシステムに適用され、
Ｓ６０１：前記光起電力インバータシステムが三相システムである場合に、Ｎ点とグランドとの間、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出し、前記光起電力インバータシステムが単相システムである場合に、Ｎ点とグランドとの間、又は単相電力網の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出し、前記三相電力網又は単相電力網の第１の端子は、インバータの出力端子に接続される方の端子であることと、
Ｓ６０２：検出された電圧をデジタル信号に変換することと、
Ｓ６０３：前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持することとを含む。
三相電力網にとって、理解できるのは、交流成分を除去した後、残った電圧の直流成分がｒ、ｓ、ｔ、Ｎにとって同じであるので、Ｎ点のグランドに対する電圧を検出するか、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの電圧を検出するかは、結果が同じである。
Ｓ６０４：前記電圧の直流成分がプリセット電圧値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合、インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であると判定し、そうでなければ、絶縁が異常であると判定する。
三相電力網にとって、理解できるのは、交流側の絶縁が正常である場合に、ｒ、ｓ、ｔ及びＮと、グランドとの間のいずれにも直流電圧が存在し、そして、当該直流電圧がプリセット電圧値よりも大きくなる。しかしながら、交流側絶縁が異常である場合に、ｒ、ｓ、ｔ及びＮと、グランドとの間の直流電圧はとても小さくなる可能性があり、ひいては０になるため、当該直流電圧はプリセット電圧値よりも小さくなる。
例えば、電圧の直流成分が前記プリセット電圧値よりも大きい場合に、コンパレータは１を出力し、この際、コントローラは絶縁が正常であると判定する。電圧の直流成分が前記プリセット電圧値よりも小さい場合に、コンパレータは０を出力し、この際、コントローラは絶縁が異常であると判定する。
本発明の実施例が提供するグリッドタイインバータ安全検出方法は、電力網の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出し、検出電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持し、電圧の直流成分をプリセット電圧値と比較することにより、交流側の絶縁が正常であるか否かを判定することができ、検出判定過程で検出し、且つ容易に実現する。
また、前記プリセット電圧値は、前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関連する。前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧は予め獲得されてもよい。
前記した前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、直流成分を保持することは、具体的に、ローパスフィルタリング、平均値フィルタリング、又は積分フィルタリングにより実現される。
上記したのは、単に本発明の好ましい実施形態であり、本発明を形式上で限定することを意味するものではない。本発明による好ましい実施形態を上記で開示しているが、これらは本発明を限定することを意図したものではない。当業者であれば、本発明の技術案の範囲から逸脱せずに、開示された方法及び技術的内容に基づいて、本発明の技術案に幾つかの変形及び改良を加えることができ、又は、均等な変形をなされた等価実施形態にすることができる。本発明の技術案の内容から逸脱せずに本発明の技術的本質に基づいてなされる全ての簡単な修正、均等な変形及び修飾は、いずれも本発明の技術案の範囲に入る。

Claims (8)

  1. グリッドタイインバータ安全検出装置であって、
    光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイと、インバータと、三相スイッチと、三相電力網と、複数の抵抗とを含み、前記複数の抵抗は、第１の抵抗と、第２の抵抗と、第３の抵抗と、第４の抵抗とを含み、前記ＰＶアレイの出力端子が前記インバータの入力端子に接続され、前記インバータの複数ある出力端子が、それぞれ前記三相スイッチを介して前記三相電力網の複数ある第１の端子に接続され、前記三相スイッチがＯＦＦ状態にあり、前記三相電力網の複数の第２の端子がＮ点として一緒に接続され、前記Ｎ点が前記第４の抵抗を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、前記三相電力網の複数ある第１の端子が、それぞれ対応する前記第１の抵抗、前記第２の抵抗及び前記第３の抵抗を介して、前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、
    当該装置は、電圧検出回路と、フィルタ回路と、比較回路と、コントローラとを含み、
    前記電圧検出回路は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は前記三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成され、
    前記フィルタ回路は、前記電圧検出回路で検出された電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持するように構成され、
    前記比較回路は、前記電圧の直流成分をプリセット電圧値と比較し、比較結果を前記コントローラに送信するように構成され、
    前記コントローラは、前記比較結果に応じて、前記インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であるか否かを判定するように構成され、
    前記プリセット電圧値は、前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関連するグリッドタイインバータ安全検出装置。
  2. 前記フィルタ回路は、ローパスフィルタ、平均値フィルタ、積分器又はバンドエリミネーションフィルタの中の一つであることを特徴とする請求項１に記載のグリッドタイインバータ安全検出装置。
  3. 抑制電池ユニットＰＩＤ回路をさらに含み、
    前記抑制電池ユニットＰＩＤ回路は、直列に接続される第１のスイッチと等価デバイスとを含み、前記等価デバイスは、ヒューズ、抵抗、ダイオード、電池パネル、スイッチ電源の中の少なくとも一つを含み、
    前記ＰＶアレイの負極出力端子が、前記抑制電池ユニットＰＩＤ回路を介して接地され、
    前記電圧検出回路が前記Ｎ点とグランドとの間、又は前記三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出する場合に、前記第１のスイッチがＯＦＦにされることを特徴とする請求項１又は２に記載のグリッドタイインバータ安全検出装置。
  4. グリッドタイインバータ安全検出装置であって、
    光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイと、インバータと、スイッチと、単相電力網と、複数の抵抗とを含み、前記複数の抵抗は、単相抵抗と、Ｎ線抵抗とを含み、前記ＰＶアレイの出力端子が前記インバータの入力端子に接続され、前記インバータの複数ある出力端子が、それぞれ前記スイッチを介して対応する前記単相電力網の第１の端子及び第２の端子に接続され、前記スイッチがＯＦＦ状態にあり、前記単相電力網の第２の端子がＮ点として機能し、前記Ｎ点が前記Ｎ線抵抗を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、前記単相電力網の第１の端子が、前記単相抵抗を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、
    当該装置は、電圧検出回路と、フィルタ回路と、比較回路と、コントローラとを含み、
    前記電圧検出回路は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は前記単相電力網の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成され、
    前記フィルタ回路は、前記電圧検出回路に検出された電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持するように構成され、
    前記比較回路は、前記電圧の直流成分をプリセット電圧値と比較し、比較結果をコントローラに送信するように構成され、
    前記コントローラは、前記比較結果に応じて、前記インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であるか否かを判定するように構成され、
    前記プリセット電圧値は、前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関連するグリッドタイインバータ安全検出装置。
  5. グリッドタイインバータ安全検出装置であって、
    光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイと、インバータと、三相スイッチと、三相電力網と、複数の抵抗とを含み、前記複数の抵抗は、第１の抵抗と、第２の抵抗と、第３の抵抗と、第４の抵抗とを含み、前記ＰＶアレイの出力端子が前記インバータの入力端子に接続され、前記インバータの複数ある出力端子が、それぞれ前記三相スイッチを介して、前記三相電力網の複数ある第１の端子に接続され、前記三相スイッチがＯＦＦ状態にあり、前記三相電力網の複数の第２の端子がＮ点として一緒に接続され、前記Ｎ点が前記第４の抵抗を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、前記三相電力網の複数ある第１の端子が、それぞれ対応する前記第１の抵抗、前記第２の抵抗及び前記第３の抵抗を介して、前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、
    当該装置は、電圧検出回路と、Ａ/Ｄ変換器と、コントローラとを含み、
    前記電圧検出回路は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は前記三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成され、
    前記Ａ/Ｄ変換器は、前記電圧検出回路に検出された電圧を、デジタル信号の電圧に変換するように構成され、
    前記コントローラは、前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持し、前記電圧の直流成分がプリセット電圧値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合、インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であると判定し、そうでなければ、絶縁が異常であると判定するように構成され、
    前記プリセット電圧値は、前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関連するグリッドタイインバータ安全検出装置。
  6. グリッドタイインバータ安全検出装置であって、
    光起電力インバータシステムに適用され、当該システムは、ＰＶアレイと、インバータと、スイッチと、単相電力網と、複数の抵抗とを含み、前記複数の抵抗は、単相抵抗と、Ｎ線抵抗とを含み、前記ＰＶアレイの出力端子が前記インバータの入力端子に接続され、前記インバータの複数ある出力端子が、それぞれ前記スイッチを介して対応する前記単相電力網の第１の端子及び第２の端子に接続され、前記スイッチがＯＦＦ状態にあり、前記単相電力網の第２の端子がＮ点として機能し、前記Ｎ点が前記Ｎ線抵抗を介して前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、前記単相電力網の第１の端子が、前記単相抵抗を介して、前記ＰＶアレイの負極出力端子に接続され、
    当該装置は、電圧検出回路と、Ａ/Ｄ変換器と、コントローラとを含み、
    前記電圧検出回路は、前記Ｎ点とグランドとの間、又は前記単相電力網の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出するように構成され、
    前記Ａ/Ｄ変換器は、前記電圧検出回路に検出された電圧をデジタル信号の電圧に変換するように構成され、
    前記コントローラは、前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持し、前記電圧の直流成分がプリセット電圧値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合、インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であると判定し、そうでなければ、絶縁が異常であると判定するように構成され、
    前記プリセット電圧値は、前記ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関連するグリッドタイインバータ安全検出装置。
  7. グリッドタイインバータ安全検出方法であって、
    光起電力インバータシステムに適用され、
    前記光起電力インバータシステムが三相システムである場合、Ｎ点とグランドとの間、又は三相電力網のいずれかの相の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出し、前記光起電力インバータシステムが単相システムである場合、Ｎ点とグランドとの間、又は単相電力網の第１の端子とグランドとの間の電圧を検出し、前記三相電力網又は前記単相電力網の第１の端子はインバータの出力端子に接続される方の端子であり、
    検出された電圧をデジタル信号に変換し、
    前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、電圧の直流成分を保持し、
    前記電圧の直流成分がプリセット電圧値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合、インバータの出力端子の交流側の絶縁が正常であると判定し、そうでなければ、絶縁が異常であると判定することを含み、
    前記プリセット電圧値は、ＰＶアレイの負極出力端子のグランドに対する電圧に関連するグリッドタイインバータ安全検出方法。
  8. 前記した前記デジタル信号の電圧の中の交流成分を除去し、直流成分を保持することは、ローパスフィルタリング、平均値フィルタリング、積分器又はバンドエリミネーションフィルタにより実現されることを特徴とする請求項７に記載のグリッドタイインバータ安全検出方法。
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