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一種絕緣檢測裝置及逆變器的制作方法

文檔序號:11627371閱讀:503來源:國知局
一種絕緣檢測裝置及逆變器的制造方法

本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種絕緣檢測裝置及逆變器。



背景技術(shù):

在光伏并網(wǎng)發(fā)電過程中,若光伏陣列的對地絕緣電阻的阻值低于一定的指標(biāo)要求或絕緣電阻失效,就會危及光伏發(fā)電設(shè)備或者用戶的人身安全。因此,需要在光伏陣列并網(wǎng)前對光伏陣列的絕緣電阻進(jìn)行檢測。

現(xiàn)有技術(shù)中通常采用如圖1所示的不平衡電橋法,其中,vpv為光伏陣列正極pv+和負(fù)極pv-之間的電壓,viso為接地點(diǎn)pe對光伏陣列負(fù)極pv-之間的電壓。通過電阻(r+、r-、r1及r2)分壓可得到viso與vpv大小的關(guān)系式,而聯(lián)立開關(guān)k1擾動前后的兩個(gè)關(guān)系式,即可解得pv+對pe的阻抗r+和pv-對pe的阻抗r-。

但是當(dāng)r-較小或vpv較小時(shí),由于vpv和r1不變,則viso在開關(guān)k1擾動前后電壓差別不大,或者擾動前和擾動后viso都比較小,此時(shí)檢測的誤差比較大,會導(dǎo)致逆變器誤保護(hù)或不保護(hù)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明提供一種絕緣檢測裝置及逆變器,以解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測誤差大的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的,本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下:

一種絕緣檢測裝置,設(shè)置于光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變電路及至少一個(gè)升壓變換電路之間;所述絕緣檢測裝置的端口包括:第一端、第二端、第三端及第四端;其中:

所述第一端與直流母線正極相連;

所述第二端與直流母線負(fù)極相連;

所述第三端接地;

所述第四端與所述升壓變換電路的控制端相連;

所述絕緣檢測裝置用于輸出控制信號至所述升壓變換電路的控制端,以控制所述升壓變換電路工作,使直流母線電壓升高,并在直流母線電壓升高至期望電壓后根據(jù)檢測電壓計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

優(yōu)選的,所述絕緣檢測裝置包括:第一電阻、第二電阻、電壓檢測電路及處理器;其中:

所述第一電阻設(shè)置于所述第一端和所述第三端之間;

所述第二電阻設(shè)置于所述第二端和所述第三端之間;

所述電壓檢測電路的兩個(gè)輸入端分別與所述第二端和所述第三端相連;

所述電壓檢測電路的輸出端輸出所述檢測電壓、與所述處理器的輸入端相連;

所述處理器的第一輸出端與所述第四端相連;

所述處理器用于輸出所述控制信號,以控制所述升壓變換電路工作,使直流母線電壓升高,并在直流母線電壓升高至期望電壓后,根據(jù)不同直流母線電壓下所述電壓檢測電路輸出的所述檢測電壓,計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

優(yōu)選的,所述處理器還用于:在輸出所述控制信號之前,若檢測到的直流母線電壓等于逆變器最大允許輸入電壓,則待檢測到的直流母線電壓下降后,再根據(jù)不同直流母線電壓下所述電壓檢測電路輸出的所述檢測電壓,計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

優(yōu)選的,所述絕緣檢測裝置包括:開關(guān)、第一電阻、第二電阻、電壓檢測電路及處理器;其中:

所述開關(guān)與所述第一電阻串聯(lián)設(shè)置于所述第一端和所述第三端之間;

所述第二電阻設(shè)置于所述第二端和所述第三端之間;

所述電壓檢測電路的兩個(gè)輸入端分別與所述第二端和所述第三端相連;

所述電壓檢測電路的輸出端輸出所述檢測電壓、與所述處理器的輸入端相連;

所述處理器的第一輸出端與所述第四端相連;

所述處理器的第二輸出端與所述開關(guān)的控制端相連;

所述處理器用于控制所述開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷,并輸出所述控制信號,以控制所述升壓變換電路工作,使直流母線電壓升高;在直流母線電壓升高至所述期望電壓后,根據(jù)所述開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷下所述電壓檢測電路輸出的所述檢測電壓,計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

優(yōu)選的,所述絕緣檢測裝置包括:開關(guān)、第一電阻、第二電阻、電壓檢測電路及處理器;其中:

所述第一電阻設(shè)置于所述第一端和所述第三端之間;

所述開關(guān)與所述第二電阻串聯(lián)設(shè)置于所述第二端和所述第三端之間;

所述電壓檢測電路的兩個(gè)輸入端分別與所述第二端和所述第三端相連;

所述電壓檢測電路的輸出端輸出所述檢測電壓、與所述處理器的輸入端相連;

所述處理器的第一輸出端與所述第四端相連;

所述處理器的第二輸出端與所述開關(guān)的控制端相連;

所述處理器用于控制所述開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷,并輸出所述控制信號,以控制所述升壓變換電路工作,使直流母線電壓升高;在直流母線電壓升高至所述期望電壓后,根據(jù)所述開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷下所述電壓檢測電路輸出的所述檢測電壓,計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

優(yōu)選的,所述處理器還用于:在輸出所述控制信號之前,若檢測到的直流母線電壓大于等于至所述期望電壓,則直接根據(jù)所述開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷下所述電壓檢測電路輸出的所述檢測電壓,計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

優(yōu)選的,所述處理器集成于逆變器中的控制器;或者,所述處理器為基于單片機(jī)或者arm處理器的數(shù)字信號處理器dsp。

優(yōu)選的,所述電壓檢測電路為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器adc。

一種逆變器,包括:逆變電路及上述任一所述的絕緣檢測裝置。

優(yōu)選的,還包括:至少一個(gè)升壓變換電路。

本發(fā)明提供的所述絕緣檢測裝置,通過輸出控制信號至升壓變換電路的控制端,以控制升壓變換電路工作,使直流母線電壓升高,并在直流母線電壓升高至期望電壓后根據(jù)檢測電壓計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗;且該絕緣檢測裝置連接于直流母線正負(fù)極與地之間,其檢測電壓將與直流母線電壓等比例變化;當(dāng)直流母線電壓升高后,其用于計(jì)算的檢測電壓等比例升高。因此,即便光伏陣列負(fù)極的絕緣阻抗較小或者光伏陣列正負(fù)極之間電壓較小,也能夠根據(jù)升高后的檢測電壓計(jì)算得到光伏陣列的絕緣阻抗,避免了現(xiàn)有技術(shù)中絕緣檢測誤差大的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述內(nèi)的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的絕緣檢測裝置的等效電路圖;

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的絕緣檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的絕緣檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的絕緣檢測裝置的等效電路圖;

圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的絕緣檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的絕緣檢測裝置的等效電路圖;

圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的絕緣檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖8是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的絕緣檢測裝置的等效電路圖;

圖9是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的絕緣檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖,對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒旧暾堉械膶?shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本申請保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供一種絕緣檢測裝置,以解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測誤差大的問題。

參見圖2,該絕緣檢測裝置,設(shè)置于光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變電路及至少一個(gè)升壓變換電路之間;升壓變換電路的輸出端與逆變電路直流側(cè)相連,連接點(diǎn)處的電壓即為直流母線電壓;光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器可以為三相逆變器或者單相逆變器;當(dāng)該逆變器為組串式逆變器時(shí),該升壓變換電路可以與逆變電路及其控制器均設(shè)置于逆變器內(nèi)部;或者,該升壓變換電路也可以設(shè)置于逆變器外部,此處不做具體限定。并且,升壓變換電路的個(gè)數(shù)也可以根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境而定,此處也不做具體限定。

具體的,如圖2所示,該絕緣檢測裝置的端口包括:第一端、第二端、第三端及第四端;其中:

第一端與直流母線正極bus+相連;

第二端與直流母線負(fù)極bus-相連;

第三端接地pe;

第四端與升壓變換電路的控制端相連;

該絕緣檢測裝置用于輸出控制信號至升壓變換電路的控制端,以控制升壓變換電路工作,使直流母線電壓升高至期望電壓vp,并在直流母線電壓升高至期望電壓vp后根據(jù)檢測電壓計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

較佳的,期望電壓vp小于等于系統(tǒng)最大開路電壓,優(yōu)選的為系統(tǒng)最大開路電壓。

該絕緣檢測裝置的具體工作為:

在逆變器并網(wǎng)前,控制升壓變換電路升壓,在直流母線電壓升高之后,再通過實(shí)施擾動,得到擾動前后的檢測電壓;然后由兩個(gè)檢測電壓與該絕緣檢測裝置的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,聯(lián)立方程組,計(jì)算得到光伏陣列的絕緣阻抗,即光伏陣列組件pv+對地pe的阻抗r+和光伏陣列負(fù)極pv-對地pe的阻抗r-的并聯(lián)值。

本實(shí)施例提供的該絕緣檢測裝置,由于連接于直流母線正負(fù)極與地之間,其檢測電壓將與直流母線電壓等比例變化;當(dāng)直流母線電壓升高至期望電壓vp后,其用于計(jì)算的檢測電壓等比例升高。因此,即便光伏陣列負(fù)極的絕緣阻抗較小或者光伏陣列正負(fù)極之間電壓較小,也能夠根據(jù)升高后的檢測電壓計(jì)算得到光伏陣列的絕緣阻抗,避免了現(xiàn)有技術(shù)中絕緣檢測誤差大的問題。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種具體的絕緣檢測裝置,在上述實(shí)施例及圖2的基礎(chǔ)之上,該絕緣檢測裝置如圖3所示,包括:第一電阻r1、第二電阻r2、電壓檢測電路101及處理器102;其中:

第一電阻r1設(shè)置于第一端和第三端之間,即分別與直流母線正極bus+及地pe相連;

第二電阻r2設(shè)置于第二端和第三端之間,即分別與直流母線負(fù)極bus-及地pe相連;

電壓檢測電路101的兩個(gè)輸入端分別與第二端和第三端相連,即分別與直流母線負(fù)極bus-及地pe相連;

電壓檢測電路101的輸出端與處理器102的輸入端相連,用于輸出檢測電壓供處理器102進(jìn)行計(jì)算;

處理器102的第一輸出端通過第四端與升壓變換電路的控制端,也即圖3中第一開關(guān)管q1的控制端相連;

處理器102用于輸出控制信號,以控制升壓變換電路工作,使直流母線電壓升高,并在直流母線電壓升高至期望電壓后,根據(jù)不同直流母線電壓下電壓檢測電路101輸出的檢測電壓,計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

具體的工作原理為:

參見圖3,先給逆變器上電,光伏陣列正極pv+上電,在逆變器并網(wǎng)前,通過處理器102控制升壓變換電路升壓至vp1,待電容c1兩端電壓穩(wěn)定后,通過電壓檢測電路101檢測下橋臂電壓為viso1。然后,通過處理器102控制升壓電路升壓至vp2,再由電壓檢測電路101檢測得到下橋臂電壓為viso2。

圖4為圖3所示的等效電阻電路,根據(jù)電路定理可得:

聯(lián)立公式(1)、公式(2)可解得光伏陣列正負(fù)極對地的總的絕緣電阻r+//r-:

由公式(1)、公式(2)同樣可計(jì)算出電壓檢測電路101輸出的兩次檢測電壓分別為:

由公式(4)、公式(5)可知,當(dāng)直流母線電壓vp1、vp2增大時(shí),檢測電壓viso1、viso2均增大,同樣采樣比例進(jìn)入處理器102,直流母線電壓越大采樣精度越高,因此解決了現(xiàn)有技術(shù)檢測誤差大的問題。

特別地,實(shí)際的光伏陣列輸入的電壓等于系統(tǒng)的最大電壓時(shí),則不升壓,此時(shí)的直流母線電壓也為逆變器最大允許輸入電壓,此時(shí),對應(yīng)的下橋臂電壓為viso1;待光伏電陣列輸入電壓變化,使直流母線電壓低于逆變器最大允許輸入電壓,由此對應(yīng)的下橋臂電壓為viso2;再根據(jù)公式(3)可解得光伏陣列正負(fù)極對地的總的絕緣電阻r+//r-,即光伏陣列的絕緣阻抗。

或者,參見圖5,該絕緣檢測裝置包括:開關(guān)k、第一電阻r1、第二電阻r2、電壓檢測電路101及處理器102;其中:

開關(guān)k與第一電阻r1串聯(lián)設(shè)置于第一端和第三端之間,即分別與直流母線正極bus+及地pe相連;

第二電阻r2設(shè)置于第二端和第三端之間,即分別與直流母線負(fù)極bus-及地pe相連;

電壓檢測電路101的兩個(gè)輸入端分別與第二端和第三端相連,即分別與直流母線負(fù)極bus-及地pe相連;

電壓檢測電路101的輸出端與處理器102的輸入端相連,用于輸出檢測電壓供處理器102進(jìn)行計(jì)算;

處理器102的第一輸出端通過第四端與升壓變換電路的控制端,也即圖3中第一開關(guān)管q1的控制端相連;

處理器102的第二輸出端與開關(guān)k的控制端相連;

處理器102用于控制開關(guān)k導(dǎo)通或關(guān)斷,并輸出控制信號,以控制升壓變換電路工作,使直流母線電壓升高;在直流母線電壓升高至期望電壓后,根據(jù)開關(guān)k導(dǎo)通和關(guān)斷下電壓檢測電路101輸出的檢測電壓,計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

圖5所示絕緣檢測裝置的具體工作原理為:

先給逆變器上電,光伏陣列正極pv+上電,在逆變器并網(wǎng)前,通過處理器102控制升壓變換電路升壓至期望電壓vp,待電容c1兩端電壓穩(wěn)定后,通過處理器102控制開關(guān)k關(guān)斷,再通過電壓檢測電路101檢測下橋臂電壓為viso1。然后,通過處理器102控制開關(guān)k導(dǎo)通,再由電壓檢測電路101檢測得到下橋臂電壓為viso2。

圖6為圖5所示的等效電阻電路,根據(jù)電路定理可得:

聯(lián)立公式(6)、公式(7)可解得光伏陣列正負(fù)極對地的總的絕緣電阻r+//r-:

由公式(6)、公式(7)同樣可計(jì)算出電壓檢測電路101輸出的兩次檢測電壓分別為:

由公式(9)、公式(10)可知,當(dāng)直流母線電壓vp增大時(shí),檢測電壓viso1、viso2均增大,同樣采樣比例進(jìn)入處理器102,直流母線電壓vp越大采樣精度越高,因此解決了現(xiàn)有技術(shù)檢測誤差大的問題。

又或者,參見圖7,該絕緣檢測裝置包括:開關(guān)k、第一電阻r1、第二電阻r2、電壓檢測電路101及處理器102;其中:

第一電阻r1設(shè)置于第一端和第三端之間,即分別與直流母線正極bus+及地pe相連;

開關(guān)k與第二電阻r2串聯(lián)設(shè)置于第二端和第三端之間,即分別與直流母線負(fù)極bus-及地pe相連;

電壓檢測電路101的兩個(gè)輸入端分別與第二端和第三端相連,即分別與直流母線負(fù)極bus-及地pe相連;

電壓檢測電路101的輸出端與處理器102的輸入端相連,用于輸出檢測電壓供處理器102進(jìn)行計(jì)算;

處理器102的第一輸出端通過第四端與升壓變換電路的控制端,也即圖3中第一開關(guān)管q1的控制端相連;

處理器102的第二輸出端與開關(guān)k的控制端相連;

處理器102用于控制開關(guān)k導(dǎo)通或關(guān)斷,并輸出控制信號,以控制升壓變換電路工作,使直流母線電壓升高;在直流母線電壓升高至期望電壓后,根據(jù)開關(guān)k導(dǎo)通和關(guān)斷下電壓檢測電路101輸出的檢測電壓,計(jì)算得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

圖8為圖7所示的等效電阻電路,根據(jù)電路定理可得:

聯(lián)立公式(6)、公式(7)可解得光伏陣列正負(fù)極對地的總的絕緣電阻r+//r-:

由公式(6)、公式(7)同樣可計(jì)算出電壓檢測電路101輸出的兩次檢測電壓分別為:

由公式(14)、公式(15)可知,當(dāng)直流母線電壓vp增大時(shí),檢測電壓viso1、viso2均增大,同樣采樣比例進(jìn)入處理器102,直流母線電壓vp越大采樣精度越高,因此解決了現(xiàn)有技術(shù)檢測誤差大的問題。

優(yōu)選的,圖5或圖6所示的結(jié)構(gòu)中,若處理器102在控制直流母線電壓升高前,檢測到直流母線電壓大于等于期望電壓vp,則說明此時(shí)進(jìn)行計(jì)算的精度已能滿足要求,處理器102可以不用進(jìn)行升壓控制,直接根據(jù)開關(guān)k導(dǎo)通和關(guān)斷下的檢測電壓viso1、viso2進(jìn)行計(jì)算,得到光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列的絕緣阻抗。

值得說明的是,期望電壓vp可以等于逆變器最大允許輸入電壓,也可以為一個(gè)低于逆變器最大允許輸入電壓、且滿足計(jì)算精度的值,此處不做具體限定,可以視其具體由于環(huán)境而定,均在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。

優(yōu)選的,在上述實(shí)施例中,處理器102可以為集成于逆變器中的控制器;或者,處理器102也可以為基于單片機(jī)或者arm處理器的dsp(digitalsignalprocessing,數(shù)字信號處理器)。

優(yōu)選的,電壓檢測電路101為adc(analog-to-digitalconverter,模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)。

電壓檢測電路101與處理器102均可以視其具體應(yīng)用環(huán)境而定,此處不做具體限定,均在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種逆變器,包括:逆變電路及上述任一實(shí)施例中的絕緣檢測裝置。

并且,該逆變器中還可以集成有至少一個(gè)升壓變換電路,以應(yīng)用于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),此時(shí),其絕緣檢測裝置的連接示意圖如圖9所示。

在不同的光伏發(fā)電系統(tǒng)中,該逆變器可以為任何適用于當(dāng)前系統(tǒng)的逆變器,只是其內(nèi)部包括有上述實(shí)施例任一所述的絕緣檢測裝置即可,其內(nèi)部各種其他結(jié)構(gòu)均可視其具體應(yīng)用環(huán)境而定,此處不再一一贅述,均在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。

其余工作原理與上述實(shí)施例相同,此處不再一一贅述。

本發(fā)明中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述,每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處,各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置而言,由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng),所以描述的比較簡單,相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上,然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下,都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾,或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此,凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。

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