專利名稱：一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)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(cè)方法，屬于光伏發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，太陽(yáng)能技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用到各行各業(yè)中，其中，太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變器是太陽(yáng)能技術(shù)的關(guān)鍵部件之一，它將太陽(yáng)能光伏組件方陣中直流電轉(zhuǎn)變成交流電后提供給電網(wǎng)。基于安全方面的考慮，太陽(yáng)能并網(wǎng)逆變器必須具有絕緣阻抗檢測(cè)監(jiān)測(cè)及指示功能。但是，現(xiàn)有技術(shù)的太陽(yáng)能光伏組件方陣并沒(méi)有設(shè)置這種絕緣阻抗監(jiān)測(cè)裝置。因此，在系統(tǒng)絕緣故障時(shí)，很容易發(fā)生安全事故，從而造成人身、財(cái)產(chǎn)的危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測(cè)方法，所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的太陽(yáng)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(cè)單元(25)、開關(guān)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(cè)單元(25)、開關(guān)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(cè)方法包括如下步驟步驟I，在控制器內(nèi)預(yù)設(shè)絕緣阻抗故障值；步驟2，控制器通過(guò)第一電壓采樣單元檢測(cè)光伏輸入電壓，通過(guò)第二電壓樣單元檢測(cè)直流母線電壓，所述光伏輸入電壓即為升壓電路的前級(jí)電壓；所述直流母線電壓即為升壓電路的后級(jí)電壓；步驟3，控制器檢測(cè)光伏逆變器輸出的交流電的相位，并在逆變單元正半周導(dǎo)通的時(shí)候，通過(guò)漏電流檢測(cè)單元檢測(cè)第一漏電流；在逆變單元負(fù)半周導(dǎo)通的時(shí)候，通過(guò)漏電流檢測(cè)單元檢測(cè)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(jì)算太陽(yáng)能光伏組件輸入正極PV+對(duì)地的絕緣阻抗、太陽(yáng)能光伏組件輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗；步驟5，判斷是否存在絕緣阻抗故障當(dāng)太陽(yáng)能光伏組件輸入正極PV+對(duì)地的絕緣阻抗、太陽(yáng)能光伏組件輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗均大于預(yù)設(shè)絕緣阻抗故障值時(shí)，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(hào)，控制開關(guān)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(cè)方法的步驟3中，控制器通過(guò)軟件鎖相環(huán)檢測(cè)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(cè)方法中，光伏逆變器輸出的交流電的相位在O 180°時(shí)逆變單元的正半周導(dǎo)通，交流電的相位在180 360°時(shí)逆變單元的負(fù)半周導(dǎo)通。所述一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測(cè)方法中，開關(guān)裝置為繼電器或接觸器或斷路器。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測(cè)。在太陽(yáng)能光伏組件發(fā)生絕緣故障時(shí)，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(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能光伏組件的絕緣阻抗監(jiān)測(cè)，避免安全事故的發(fā)生。


圖1為太陽(yáng)能光伏組件絕緣阻抗監(jiān)測(cè)方法的示意圖。圖2為光伏逆變器逆變單元正半周導(dǎo)通時(shí)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(fù)半周導(dǎo)通時(shí)候的狀態(tài)圖(圖中略去了控制器)。圖4為太陽(yáng)能光伏組件絕緣阻抗監(jiān)測(cè)方法的流程圖。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明1為太陽(yáng)能光伏組件，2為光伏逆變器，21為第一電壓檢測(cè)單元，22為升壓電路，23為第二電壓檢測(cè)單元,24為逆變單元,25為漏電流檢測(cè)單元,26為開關(guān)裝置，27為控制器，3為電網(wǎng)電路，Rp為太陽(yáng)能光伏組件I輸入正極PV+對(duì)地的絕緣阻抗、Rn為太陽(yáng)能光伏組件I輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗，Cl、C2為第一、第二電容，LI為電感，Dl為快恢復(fù)二極管，Q1-Q5為第一至第五功率開關(guān)管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明如圖1所示，光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能光伏組件1、光伏逆變器2、電網(wǎng)電路3，所述的太陽(yáng)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(cè)單元25、開關(guān)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(cè)單元25可以是漏電流傳感器。太陽(yáng)能光伏組件I為一塊或多塊太陽(yáng)能光伏板，其光伏輸入正極PV+對(duì)地的絕緣阻抗為RP、太陽(yáng)能光伏組件I輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗為Rn。第一電容Cl接在太陽(yáng)能光伏組件I正負(fù)輸出端之間，起到濾波的作用，同時(shí)太陽(yáng)能光伏組件I的正負(fù)輸出端分別與升壓電路22的正負(fù)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(fù)輸出端B之間，起到儲(chǔ)能和濾波的作用，同時(shí)升壓電路22的正負(fù)輸出端分別與逆變單元24的正負(fù)輸入端連接，逆變單元24的兩個(gè)輸出端同時(shí)穿過(guò)檢測(cè)單元25后再通過(guò)開關(guān)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(cè)單元25以及開關(guān)裝置26連接，控制器27可以為單片機(jī)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(hào)；控制升壓電路22以及逆變單元24中功率開關(guān)管的開通與關(guān)斷；以及收集漏電流檢測(cè)單元25檢測(cè)到的漏電流檢測(cè)信號(hào)；控制開關(guān)裝置26的斷開與閉合；計(jì)算太陽(yáng)能光伏組件I輸入正極PV+對(duì)地的絕緣阻抗RP、太陽(yáng)能光伏組件I輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗Rn并且與預(yù)設(shè)的絕緣阻抗值Rl比較并判斷太陽(yáng)能光伏組件是否存在絕緣阻抗故障，并作出相應(yīng)的動(dòng)作。在電網(wǎng)電路3的遠(yuǎn)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(guān)管Ql集電極；第一功率開關(guān)管Ql發(fā)射極接第一電容Cl另一極；快恢復(fù)二極管Dl陽(yáng)極與第一功率開關(guān)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(guān)管Q2-Q5組成，第二、三功率開關(guān)管Q2、Q3構(gòu)成一個(gè)橋臂,第四、五功率開關(guān)管Q4、Q5構(gòu)成另一個(gè)橋臂，電網(wǎng)電路3的火線L、零線N 穿過(guò)漏電流檢測(cè)單元25 (采用漏電流傳感器)分別與兩個(gè)橋臂中點(diǎn)C和D連接(C點(diǎn)和D點(diǎn)即為逆變單元24的兩個(gè)輸出端點(diǎn))。光伏逆變器絕緣阻抗監(jiān)測(cè)方法如圖4所示，包括如下步驟步驟I，在控制器27內(nèi)預(yù)設(shè)絕緣阻抗故障值Rl ；步驟2，控制器27通過(guò)第一電壓采樣單元21檢測(cè)光伏輸入電壓Vpv，通過(guò)第二電壓采樣單元23檢測(cè)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(jí)電壓；所述直流母線電壓Vdcunk即為升壓電路22的后級(jí)電壓；步驟3，控制器27通過(guò)軟件鎖相環(huán)檢測(cè)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(dǎo)通(交流電的相位Φ在O 180°，第二功率開關(guān)管Q2、第五功率開關(guān)管Q5開通，第三功率開關(guān)管Q3、第四功率開關(guān)管Q4關(guān)斷)的時(shí)候，通過(guò)漏電流檢測(cè)單元25檢測(cè)第一漏電流Imua，此時(shí)，如圖2中點(diǎn)劃線部分為太陽(yáng)能光伏組件I輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗Rn所在對(duì)地回路以及太陽(yáng)能光伏組件I輸入正極PV+對(duì)地的絕緣阻抗Rp所在對(duì)地回路，太陽(yáng)能光伏組件I輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗Rn所在對(duì)地回路電流IRn=O,太陽(yáng)能光伏組件I輸入正極PV+對(duì)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(fù)半周導(dǎo)通(交流電的相位Φ在180 360°，第二功率開關(guān)管Q2、第五功率開關(guān)管Q5關(guān)斷，第三功率開關(guān)管Q3、第四功率開關(guān)管Q4開通)的時(shí)候，通過(guò)漏電流檢測(cè)單元25檢測(cè)第二漏電流ImK2，此時(shí)根據(jù)如圖3中點(diǎn)劃線部分的太陽(yáng)能光伏組件I輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗Rn所在對(duì)地回路，太陽(yáng)能光伏組件I輸
入正極PV+對(duì)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(shù)為公知技術(shù)，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(jié)合圖2，圖3兩種狀態(tài)，計(jì)算太陽(yáng)能光伏組件I輸入正極PV+對(duì)地的絕緣阻抗RP、太陽(yáng)能光伏組件I輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗Rn ；
建立關(guān)于RP、RN的一個(gè)二元一次方程
權(quán)利要求
1.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的絕緣阻抗監(jiān)測(cè)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(yáng)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(cè)單元(25)、開關(guān)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(cè)單元(25)、開關(guān)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(cè)方法包括如下步驟 步驟I，在控制器(27)內(nèi)預(yù)設(shè)絕緣阻抗故障值(Rl)； 步驟2，控制器(27)通過(guò)第一電壓采樣單元(21)檢測(cè)光伏輸入電壓(Vpv)，通過(guò)第二電壓采樣單元(23)檢測(cè)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(jí)電壓； 所述直流母線電壓(Vdcunk)即為升壓電路(22)的后級(jí)電壓； 步驟3，控制器(27)檢測(cè)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(dǎo)通的時(shí)候，通過(guò)漏電流檢測(cè)單元(25)檢測(cè)第一漏電流(ImK1);在逆變單元(24)負(fù)半周導(dǎo)通的時(shí)候，通過(guò)漏電流檢測(cè)單元(25)檢測(cè)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(jì)算太陽(yáng)能光伏組件(I)輸入正極PV+對(duì)地的絕緣阻抗(RP)、太陽(yáng)能光伏組件(I)輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗(Rn)； 步驟5，判斷是否存在絕緣阻抗故障當(dāng)太陽(yáng)能光伏組件(I)輸入正極PV+對(duì)地的絕緣阻抗(RP)、太陽(yáng)能光伏組件(I)輸入負(fù)極PV-對(duì)地的絕緣阻抗(Rn)均大于預(yù)設(shè)絕緣阻抗故障值(Rl)時(shí)，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(hào)，控制開關(guān)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(quán)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(cè)方法，其特征在于所述步驟3中，控制器(27)通過(guò)軟件鎖相環(huán)檢測(cè)光伏逆變器(2)輸出的交流電的相位(Φ)。
3.根據(jù)權(quán)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(cè)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(shí)逆變單元(24)的正半周導(dǎo)通，交流電的相位(Φ)在180 360°時(shí)逆變單元(24)的負(fù)半周導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)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(cè)方法，其特征在于所述的開關(guān)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(cè)方法，屬于光伏發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在光伏逆變器的控制器中預(yù)設(shè)絕緣阻抗故障值；控制器通過(guò)電壓檢測(cè)單元檢測(cè)光伏逆變器的光伏輸入電壓、直流母線電壓，還通過(guò)漏電流檢測(cè)單元檢測(cè)光伏逆變器的逆變單元正半周導(dǎo)通以及負(fù)半周導(dǎo)通時(shí)的漏電流；控制器計(jì)算在光伏逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，太陽(yáng)能光伏組件輸入正極對(duì)地的絕緣阻抗、太陽(yáng)能光伏組件輸入負(fù)極對(duì)地的絕緣阻抗，將太陽(yáng)能光伏組件輸入正極對(duì)地的絕緣阻抗、太陽(yáng)能光伏組件輸入負(fù)極對(duì)地的絕緣阻抗與預(yù)設(shè)絕緣阻抗故障值比較，判斷絕緣阻抗是否正常，并作出相應(yīng)動(dòng)作。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的絕緣阻抗監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01R27/08GK103048544SQ20121053669
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者陳鴿, 汪雪峰, 陶利鋒 申請(qǐng)人:常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠)