專利名稱：一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法
技術領域：
本發(fā)明公開了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法，屬于光伏發(fā)電的技術領域。
背景技術：
目前，太陽能技術已經(jīng)越來越廣泛地被應用到各行各業(yè)中，其中，太陽能并網(wǎng)逆變器是太陽能技術的關鍵部件之一，它將太陽能光伏組件方陣中直流電轉變成交流電后提供給電網(wǎng)。基于安全方面的考慮，太陽能并網(wǎng)逆變器必須具有絕緣阻抗檢測監(jiān)測及指示功能。但是，現(xiàn)有技術的太陽能光伏組件方陣并沒有設置這種絕緣阻抗監(jiān)測裝置。因此，在系統(tǒng)絕緣故障時，很容易發(fā)生安全事故，從而造成人身、財產(chǎn)的危害。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法。本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術方案一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法，所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的太陽能光伏組件(I)、光伏逆變器(2)、電網(wǎng)電路(3)，其中所述光伏逆變器(2)包括依次連接的第一電壓采樣單元(21)、升壓電路(22)、第二電壓采樣單元(23)、逆變單元(24)、漏電流檢測單元(25)、開關裝置(26)，以及控制器(27)，所述第一電壓采樣單元(21)、升壓電路
(22)、第二電壓采樣單元(23)、逆變單元(24)、漏電流檢測單元(25)、開關裝置(26)分別與控制器(27)連接；所述光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法包括如下步驟步驟I，在控制器內(nèi)預設絕緣阻抗故障值；步驟2，控制器通過第一電壓采樣單元檢測光伏輸入電壓，通過第二電壓樣單元檢測直流母線電壓，所述光伏輸入電壓即為升壓電路的前級電壓；所述直流母線電壓即為升壓電路的后級電壓；步驟3，控制器檢測光伏逆變器輸出的交流電的相位，并在逆變單元正半周導通的時候，通過漏電流檢測單元檢測第一漏電流；在逆變單元負半周導通的時候，通過漏電流檢測單元檢測第二漏電流；步驟4，控制器利用第一漏電流和第二漏電流，計算太陽能光伏組件輸入正極PV+對地的絕緣阻抗、太陽能光伏組件輸入負極PV-對地的絕緣阻抗；步驟5，判斷是否存在絕緣阻抗故障當太陽能光伏組件輸入正極PV+對地的絕緣阻抗、太陽能光伏組件輸入負極PV-對地的絕緣阻抗均大于預設絕緣阻抗故障值時，絕緣阻抗正常；否則，絕緣阻抗故障；步驟6，根據(jù)步驟5，若判斷為絕緣阻抗故障，控制器發(fā)出故障信號，控制開關裝置，斷開光伏逆變器與電網(wǎng)電路的連接，停止并網(wǎng)。所述一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法的步驟3中，控制器通過軟件鎖相環(huán)檢測光伏逆變器輸出的交流電的相位。所述一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法中，光伏逆變器輸出的交流電的相位在O 180°時逆變單元的正半周導通，交流電的相位在180 360°時逆變單元的負半周導通。所述一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法中，開關裝置為繼電器或接觸器或斷路器。本發(fā)明采用上述技術方案，具有以下有益效果實現(xiàn)了并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測。在太陽能光伏組件發(fā)生絕緣故障時，光伏逆變器發(fā)出故障指示，并發(fā)出指令，斷開光伏逆變器與電網(wǎng)的連接，從而實現(xiàn)對太陽能光伏組件的絕緣阻抗監(jiān)測，避免安全事故的發(fā)生。
圖1為太陽能光伏組件絕緣阻抗監(jiān)測方法的示意圖。圖2為光伏逆變器逆變單元正半周導通時候的狀態(tài)圖(圖中略去了控制器)。圖3為光伏逆變器逆變單元負半周導通時候的狀態(tài)圖(圖中略去了控制器)。圖4為太陽能光伏組件絕緣阻抗監(jiān)測方法的流程圖。圖中標號說明1為太陽能光伏組件，2為光伏逆變器，21為第一電壓檢測單元，22為升壓電路，23為第二電壓檢測單元,24為逆變單元,25為漏電流檢測單元,26為開關裝置，27為控制器，3為電網(wǎng)電路，Rp為太陽能光伏組件I輸入正極PV+對地的絕緣阻抗、Rn為太陽能光伏組件I輸入負極PV-對地的絕緣阻抗，Cl、C2為第一、第二電容，LI為電感，Dl為快恢復二極管，Q1-Q5為第一至第五功率開關管。
具體實施例方式下面結合附圖對發(fā)明的技術方案進行詳細說明如圖1所示，光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能光伏組件1、光伏逆變器2、電網(wǎng)電路3，所述的太陽能光伏組件I與光伏逆變器2連接，所述的光伏逆變器2與電網(wǎng)電路3連接，所述的光伏逆變器2包括第一電壓采樣單元21、升壓電路22、第二電壓采樣單元23、逆變單元24、漏電流檢測單元25、開關裝置26以及控制器27，所述的第一電壓采樣單元21、第二電壓采樣單元23可以是電壓傳感器，所述的升壓電路22可以為BOOST電路，所述的漏電流檢測單元25可以是漏電流傳感器。太陽能光伏組件I為一塊或多塊太陽能光伏板，其光伏輸入正極PV+對地的絕緣阻抗為RP、太陽能光伏組件I輸入負極PV-對地的絕緣阻抗為Rn。第一電容Cl接在太陽能光伏組件I正負輸出端之間，起到濾波的作用，同時太陽能光伏組件I的正負輸出端分別與升壓電路22的正負輸入端連接；第二電容C2接在升壓電路22的正輸出端A與負輸出端B之間，起到儲能和濾波的作用，同時升壓電路22的正負輸出端分別與逆變單元24的正負輸入端連接，逆變單元24的兩個輸出端同時穿過檢測單元25后再通過開關裝置26分別與電網(wǎng)電路3的火線L和零線N連接，控制器27分別與第一電壓采樣單元21、升壓電路22、第二電壓采樣單元23、逆變單元24、漏電流檢測單元25以及開關裝置26連接，控制器27可以為單片機也可以為DSP，本例中采用DSP，控制器27起到的作用如下收集第一電壓采樣單元21、第二電壓采樣單元23的電壓采樣信號；控制升壓電路22以及逆變單元24中功率開關管的開通與關斷；以及收集漏電流檢測單元25檢測到的漏電流檢測信號；控制開關裝置26的斷開與閉合；計算太陽能光伏組件I輸入正極PV+對地的絕緣阻抗RP、太陽能光伏組件I輸入負極PV-對地的絕緣阻抗Rn并且與預設的絕緣阻抗值Rl比較并判斷太陽能光伏組件是否存在絕緣阻抗故障，并作出相應的動作。在電網(wǎng)電路3的遠端，零線N和地線相連。升壓電路22可以為BOOST電路，其中，電感LI 一端接第一電容Cl 一極,另一端接第一功率開關管Ql集電極；第一功率開關管Ql發(fā)射極接第一電容Cl另一極；快恢復二極管Dl陽極與第一功率開關管Ql集電極連接，陰極與升壓電路22的正輸出端A連接。逆變單元24由第二至第五功率開關管Q2-Q5組成，第二、三功率開關管Q2、Q3構成一個橋臂,第四、五功率開關管Q4、Q5構成另一個橋臂，電網(wǎng)電路3的火線L、零線N 穿過漏電流檢測單元25 (采用漏電流傳感器)分別與兩個橋臂中點C和D連接(C點和D點即為逆變單元24的兩個輸出端點)。光伏逆變器絕緣阻抗監(jiān)測方法如圖4所示，包括如下步驟步驟I，在控制器27內(nèi)預設絕緣阻抗故障值Rl ；步驟2，控制器27通過第一電壓采樣單元21檢測光伏輸入電壓Vpv，通過第二電壓采樣單元23檢測直流母線電壓Vliaiffi ；所述光伏輸入電壓Vpv即為升壓電路22的前級電壓；所述直流母線電壓Vdcunk即為升壓電路22的后級電壓；步驟3，控制器27通過軟件鎖相環(huán)檢測光伏逆變器2輸出的交流電的相位Φ，如圖2所示，控制器27在光伏逆變器2的逆變單元24正半周導通(交流電的相位Φ在O 180°，第二功率開關管Q2、第五功率開關管Q5開通，第三功率開關管Q3、第四功率開關管Q4關斷)的時候，通過漏電流檢測單元25檢測第一漏電流Imua，此時，如圖2中點劃線部分為太陽能光伏組件I輸入負極PV-對地的絕緣阻抗Rn所在對地回路以及太陽能光伏組件I輸入正極PV+對地的絕緣阻抗Rp所在對地回路，太陽能光伏組件I輸入負極PV-對地的絕緣阻抗Rn所在對地回路電流IRn=O,太陽能光伏組件I輸入正極PV+對地的絕緣阻抗Rp
所在地回路電流 IRp = -1LEAKl, = 1rP得到-= 1LEAKl ;如圖3所示，在逆變單元24負半周導通(交流電的相位Φ在180 360°，第二功率開關管Q2、第五功率開關管Q5關斷，第三功率開關管Q3、第四功率開關管Q4開通)的時候，通過漏電流檢測單元25檢測第二漏電流ImK2，此時根據(jù)如圖3中點劃線部分的太陽能光伏組件I輸入負極PV-對地的絕緣阻抗Rn所在對地回路，太陽能光伏組件I輸
入正極PV+對地的絕緣阻抗Rp所在地回路列方程，得到-lLEAK2=IRp-1Rn ；IRn=^ -;
Rn
IRp = VPY —PV K軟件鎖相環(huán)技術為公知技術，在此不詳述)
K·,)步驟4，控制器27利用第一漏電流Imn、第二漏電流ImK2，結合圖2，圖3兩種狀態(tài)，計算太陽能光伏組件I輸入正極PV+對地的絕緣阻抗RP、太陽能光伏組件I輸入負極PV-對地的絕緣阻抗Rn ；
建立關于RP、RN的一個二元一次方程
權利要求
1.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法，其特征在于 所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的太陽能光伏組件(I)、光伏逆變器(2)、電網(wǎng)電路(3)，其中所述光伏逆變器(2)包括依次連接的第一電壓采樣單元(21)、升壓電路(22)、第二電壓采樣單元(23)、逆變單元(24)、漏電流檢測單元(25)、開關裝置(26)，以及控制器(27)，所述第一電壓采樣單元(21)、升壓電路(22)、第二電壓采樣單元(23)、逆變單元(24)、漏電流檢測單元(25)、開關裝置(26)分別與控制器(27)連接； 所述光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法包括如下步驟 步驟I，在控制器(27)內(nèi)預設絕緣阻抗故障值(Rl)； 步驟2，控制器(27)通過第一電壓采樣單元(21)檢測光伏輸入電壓(Vpv)，通過第二電壓采樣單元(23)檢測直流母線電壓(VDaiNK)， 所述光伏輸入電壓(Vpv)即為升壓電路(22)的前級電壓； 所述直流母線電壓(Vdcunk)即為升壓電路(22)的后級電壓； 步驟3，控制器(27)檢測光伏逆變器輸出的交流電的相位(Φ )，并在逆變單元(24)正半周導通的時候，通過漏電流檢測單元(25)檢測第一漏電流(ImK1);在逆變單元(24)負半周導通的時候，通過漏電流檢測單元(25)檢測第二漏電流(ImK2)； 步驟4，控制器(27)利用第一漏電流(Ileaki)和第二漏電流(Ileak2),計算太陽能光伏組件(I)輸入正極PV+對地的絕緣阻抗(RP)、太陽能光伏組件(I)輸入負極PV-對地的絕緣阻抗(Rn)； 步驟5，判斷是否存在絕緣阻抗故障當太陽能光伏組件(I)輸入正極PV+對地的絕緣阻抗(RP)、太陽能光伏組件(I)輸入負極PV-對地的絕緣阻抗(Rn)均大于預設絕緣阻抗故障值(Rl)時，絕緣阻抗正常；否則，絕緣阻抗故障； 步驟6，根據(jù)步驟5，若判斷為絕緣阻抗故障，控制器發(fā)出故障信號，控制開關裝置(26)，斷開光伏逆變器(2)與電網(wǎng)電路(3)的連接，停止并網(wǎng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法，其特征在于所述步驟3中，控制器(27)通過軟件鎖相環(huán)檢測光伏逆變器(2)輸出的交流電的相位(Φ)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法，其特征在于所述的光伏逆變器(2)輸出的交流電的相位(Φ )在O 180°時逆變單元(24)的正半周導通，交流電的相位(Φ)在180 360°時逆變單元(24)的負半周導通。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法，其特征在于所述的開關裝置(26)為繼電器或接觸器或斷路器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測方法，屬于光伏發(fā)電的技術領域。本發(fā)明在光伏逆變器的控制器中預設絕緣阻抗故障值；控制器通過電壓檢測單元檢測光伏逆變器的光伏輸入電壓、直流母線電壓，還通過漏電流檢測單元檢測光伏逆變器的逆變單元正半周導通以及負半周導通時的漏電流；控制器計算在光伏逆變器并網(wǎng)運行時，太陽能光伏組件輸入正極對地的絕緣阻抗、太陽能光伏組件輸入負極對地的絕緣阻抗，將太陽能光伏組件輸入正極對地的絕緣阻抗、太陽能光伏組件輸入負極對地的絕緣阻抗與預設絕緣阻抗故障值比較，判斷絕緣阻抗是否正常，并作出相應動作。本發(fā)明實現(xiàn)了光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運行過程中的絕緣阻抗監(jiān)測。
文檔編號G01R27/08GK103048544SQ20121053669
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者陳鴿, 汪雪峰, 陶利鋒 申請人:常熟開關制造有限公司(原常熟開關廠)