光伏逆變器及其開機自檢方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏逆變器及其開機自檢方法，包括：在光伏逆變器的直流側(cè)增加直流側(cè)通斷控制模塊，其包括串聯(lián)的軟起通斷元件和軟起電阻、以及串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻；所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件閉合時，所述軟起電阻與所述分壓電阻串聯(lián)，并且控制所述光伏逆變器的主通斷元件和交流通斷元件保持為斷開狀態(tài)，其中所述主通斷元件位于光伏逆變器的直流側(cè)，所述交流通斷元件位于所述光伏逆變器的逆變橋與電網(wǎng)之間。通過分壓電阻，使得輸入電壓保持在低壓狀態(tài)且低電流狀態(tài)，從而由于低電壓和低電流使得逆變橋即使已經(jīng)短路或其它故障也不會發(fā)生大響聲的炸裂。
【專利說明】光伏逆變器及其開機自檢方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏逆變器【技術領域】，具體涉及一種光伏逆變器及其開機自檢方法?！颈尘凹夹g】
[0002]由于發(fā)電現(xiàn)場環(huán)境、電網(wǎng)環(huán)境條件復雜等原因，光伏逆變器可能出現(xiàn)會開機逆變時炸裂，并發(fā)出很大的爆炸聲。一般情況下，只要光伏逆變器的核心部件逆變橋不出問題，逆變器不會出現(xiàn)炸機的情況。所以，如果能夠在逆變器沒有開機前對逆變橋部分進行故障自檢，貝1J可以避免炸機。逆變橋通常由IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)模塊或者分立器件搭建得到。IGBT模塊一般自帶CE檢測信號，通過該信號判斷IGBT模塊的好壞。但是由于IGBT模塊的價格不菲，對于整機的成本有很大的限制，故而極大降低了機器在市場上的價格競爭力。因此，為了成本考慮，市面上很多逆變器的逆變橋是通過分立器件搭建而得。然而，目前市場上分立器件搭建的逆變橋少有分立器件故障開機檢測，但是安全起見，為了檢測分立器件狀態(tài)不得不在每個器件的C、E兩端搭建電壓采樣電路，這樣的方式針對兩電平或者分立器件數(shù)量少的逆變橋可行，但是當為三電平及以上或者分立器件并聯(lián)管子數(shù)量眾多時，無疑要搭建不少的電壓采樣電路，導致成本隨之上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個目的是，使得光伏逆變器的逆變橋即使已經(jīng)短路或存在其它故障，在開機逆變時也不會發(fā)生大響聲的炸裂。
[0004]本發(fā)明的另一個目的是，實現(xiàn)光伏逆變器開機自檢時能夠檢測出逆變橋是否存在故障，從而可以避免開機炸機現(xiàn)象。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種光伏逆變器的開機自檢方法，包括:在光伏逆變器的直流側(cè)增加直流側(cè)通斷控制模塊，所述直流側(cè)通斷控制模塊包括串聯(lián)的軟起通斷元件和軟起電阻、以及串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻；所述串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻與光伏逆變器的輸入電容支路并聯(lián)，所述軟起電阻的一端連接到所述分壓電阻的一端；閉合所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件，使得所述軟起電阻與所述分壓電阻串聯(lián)，并且，控制所述光伏逆變器的主通斷元件和交流通斷元件保持為斷開狀態(tài)，其中所述主通斷元件位于光伏逆變器的直流側(cè)，所述交流通斷元件位于所述光伏逆變器的逆變橋與電網(wǎng)之間。
[0006]進一步地，還包括:判斷所述輸入電容支路的電壓是否等于第一參考電壓，如果不等于，則確定所述光伏逆變器的逆變橋存在故障，如果等于，則對逆變電壓進行檢測以確定逆變橋是否存在故障。
[0007]優(yōu)選地，所述對逆變電壓進行檢測以確定逆變橋是否存在故障這一步驟包括:所述光伏逆變器的控制模塊發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號使所述逆變橋逆變，采樣逆變電壓，并判斷所述逆變電壓是否等于第二參考電壓，如果不等于，則確定所述光伏逆變器的逆變橋存在故障，如果等于，則所述光伏逆變器的控制模塊停止發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號，斷開所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件。
[0008]優(yōu)選地，所述確定所述光伏逆變器的逆變橋存在故障這一步驟之后還包括:斷開所述軟起通斷元件，結(jié)束開機自檢。
[0009]優(yōu)選地，所述軟起通斷元件為繼電器或接觸器，所述分壓通斷元件為繼電器或接觸器，所述主通斷元件為繼電器或接觸器，所述交流通斷元件為繼電器或接觸器；所述光伏逆變器所采用的逆變橋為IGBT或MOSFET。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種光伏逆變器逆變橋故障開機自檢方法，包括:在光伏逆變器的直流側(cè)增加直流側(cè)通斷控制模塊，所述直流側(cè)通斷控制模塊包括串聯(lián)的軟起通斷元件和軟起電阻、以及串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻；所述串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻與光伏逆變器的輸入電容支路并聯(lián)，所述軟起電阻的一端連接到所述分壓電阻的一端；閉合所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件，使得所述軟起電阻與所述分壓電阻串聯(lián)，并且，控制所述光伏逆變器的主通斷元件和交流通斷元件保持為斷開狀態(tài)，其中所述主通斷元件位于光伏逆變器的直流側(cè)，所述交流通斷元件位于所述光伏逆變器的逆變橋與電網(wǎng)之間。
[0011]進一步地，還包括:判斷所述輸入電容支路的電壓是否等于第一參考電壓，如果不等于，則確定所述光伏逆變器的逆變橋存在故障，如果等于，則對逆變電壓進行檢測以確定逆變橋是否存在故障。
[0012]優(yōu)選地，所述對逆變電壓進行檢測以確定逆變橋是否存在故障這一步驟包括:所述光伏逆變器的控制模塊發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號使所述逆變橋逆變，采樣逆變電壓，并判斷所述逆變電壓是否等于第二參考電壓，如果不等于，則確定所述光伏逆變器的逆變橋存在故障，如果等于，則所述光伏逆變器的控制模塊停止發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號，斷開所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供一種光伏逆變器，其輸入端與光伏陣列連接，輸出端與電網(wǎng)連接，所述光伏逆變器包括依次連接的輸入電容支路、逆變橋電路和控制模塊，還包括受控于所述控制模塊的斷開模塊；所述斷開模塊包括連接于所述光伏陣列和所述輸入電容支路之間的直流側(cè)通斷控制模塊和連接于所述逆變橋電路和所述電網(wǎng)之間的交流通斷模塊；所述直流側(cè)通斷控制模塊包括連接于所述光伏陣列和所述輸入電容支路之間的主通斷元件、串聯(lián)的軟起通斷元件和軟起電阻、以及串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻，所述串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻與所述輸入電容支路并聯(lián)，所述軟起電阻的一端連接到所述分壓電阻的一端，并且當所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件均閉合時，所述軟起電阻與所述分壓電阻串聯(lián)；所述控制模塊用于在開機自檢時控制所述主通斷元件和所述交流通斷模塊保持為斷開狀態(tài)。
[0014]優(yōu)選地，所述軟起通斷元件為繼電器或接觸器，所述分壓通斷元件為繼電器或接觸器，所述主通斷元件為繼電器或接觸器，所述交流通斷元件為繼電器或接觸器，所述光伏逆變器所采用的逆變橋為IGBT或MOSFET。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:通過在直流側(cè)增加分壓電阻和分壓通斷元件，使得輸入電容支路的電壓等于分壓電阻上的電壓，由此自檢時逆變橋的輸入電壓保持在低壓狀態(tài)，且由于電壓低，輸入電容所存的能量比較小，實現(xiàn)了低電流狀態(tài)，從而由于低電壓和低電流使得逆變橋即使已經(jīng)短路或其它故障也不會發(fā)生大響聲的炸裂。
[0016]一種實施例中，通過進行發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號進行逆變自檢，根據(jù)對采樣的逆變電壓進行判斷，進而可以判斷出逆變橋是否存在故障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種實施例的光伏逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明一種實施例中的電池電壓采樣電路結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明一種實施例中的主通斷元件及其控制電路圖；
圖4為本發(fā)明一種實施例中的交流通斷元件及其控制電路圖；
圖5為本發(fā)明一種實施例中的逆變橋驅(qū)動電路圖；
圖6為本發(fā)明一種實施例中的A相逆變的電路圖；
圖7為本發(fā)明一種實施例的光伏逆變器的開機自檢方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]基于光伏逆變器一旦開機直流側(cè)電壓高達700伏以上，高壓必然會導致分立器件已經(jīng)短路等故障情況下開機逆變時炸裂，并發(fā)出很大的爆炸聲，而且在器件炸裂時還存在對人身安全的危險。本發(fā)明的構(gòu)思是，只在低壓情況下進行逆變，保證了低電壓、電流幾乎為零的兩個基本條件，使得分立器件已經(jīng)短路或者其他故障也不會發(fā)生大響聲的炸裂；此外還設計通過采樣逆變電壓并將其送到DSP與參考電壓進行比較，從而判斷逆變橋分立器件是否損壞。對此，本發(fā)明的設計原理是:通過控制直流側(cè)的通斷元件，選取合適的電阻，將開機自檢前的正負BUS電壓控制在低壓低電流范圍內(nèi)；通過高阻加運放方式實現(xiàn)電壓采樣及絕緣阻抗要求，并將電壓采樣送到DSP，通過軟件方式進行相關識別以及保護動作。
[0019]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020]實施例一:
本實施例提供了一種光伏逆變器，其第一和第二輸入端分別與由多個光伏電池的連接在一起而形成光伏陣列的正極和負極(圖示中的PV+和PV-)連接，輸出端與電網(wǎng)連接。如圖1所示，該光伏逆變器包括依次連接的輸入電容支路、逆變橋電路101、控制模塊102以及斷開模塊。其中，輸入電容支路包括BUS電容Cl和C2，其為逆變橋電路101提供能量支撐，是逆變橋電路101正常工作的輸入電壓；逆變橋電路101實現(xiàn)將直流電轉(zhuǎn)成和電網(wǎng)電壓同頻、同相的交流電流，并饋送給電網(wǎng)以實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電；控制模塊102 —般采用由單片機或數(shù)字信號處理器(DSP)芯片作為控制芯片，用以控制光伏陣列的最大功率點的跟蹤、控制逆變器并網(wǎng)電流的功率和波形等，實施例中控制模塊102還用于控制斷開模塊的通斷。
[0021]斷開模塊包括連接于光伏陣列和輸入電容支路之間的直流側(cè)通斷控制模塊103和連接于逆變橋電路101和電網(wǎng)之間的交流通斷模塊104。直流側(cè)通斷控制模塊103包括連接于光伏陣列和輸入電容支路之間的主通斷元件K1、串聯(lián)的軟起通斷元件K2和軟起電阻R1、以及串聯(lián)的分壓通斷元件K3和分壓電阻R2。這里，K2和Rl的存在是為防止沖擊電流以保證開關電源正常而可靠的運行，一般的光伏逆變器中可以設置這兩個元件，如果沒有，則可以按照本發(fā)明提供的光伏逆變器給予設置。
[0022]在直流側(cè)通斷控制模塊103中，K3和R2與輸入電容支路并聯(lián)，Rl的一端連接到R2的與輸入電容支路相連的一端，Rl的另一端與K2相連，主通斷元件Kl的一端接電容電壓+BUS，另一端接光伏電壓+PV。KU K2和K3各自的控制電路受控于控制模塊102?？刂颇K102控制軟起通斷元件K2和分壓通斷元件K3均閉合，使得軟起電阻Rl和分壓電阻R2串聯(lián)，顯然，此時輸入電容支路兩端的電壓等于分壓電阻R2兩端的電壓。控制模塊102還用于在開機自檢時控制主通斷元件Kl和交流通斷模塊104保持為斷開狀態(tài)。
[0023]實施例的一種實現(xiàn)中，主通斷元件Kl為繼電器或接觸器，軟起通斷元件K2為繼電器或接觸器，分壓通斷元件K3為繼電器或接觸器，交流通斷元件104為繼電器或接觸器。又一種實現(xiàn)中，光伏逆變器所采用的逆變橋電路101為IGBT模塊或IGBT分立器件構(gòu)成的逆變橋，或者為MOSFET分立器件構(gòu)成的逆變橋。
[0024]基于本實施例的光伏逆變器，本發(fā)明還提供一種光伏逆變器的開機自檢方法，包括:控制軟起通斷元件K2和分壓通斷元件K3閉合以使軟起電阻Rl與分壓電阻R2串聯(lián)，并且，控制主通斷元件Kl和交流通斷元件K4保持為斷開狀態(tài)。從而，通過軟起電阻Rl以及分壓電阻R2的串聯(lián)，輸入電容支路中正負BUS電壓取自分壓電阻R2兩端，從而實現(xiàn)低壓要求和低電流要求，而由于是低電壓低電流情況下開機逆變自檢，避免逆變橋在高電壓高電流情況下逆變，使得即使逆變橋中存在短路等故障時也不會發(fā)生大響聲的炸裂。下面具體說明實現(xiàn)低壓和低電流的過程。
[0025]仍如圖1所示，在輸入側(cè)，通過電壓采樣電路可以得到電池電壓采樣VO、負BUS電容電壓采樣VOl和正BUS電容電壓采樣V02三路電壓的采樣，通過電壓采樣電路實時而且不間斷送給DSP輸送三路電壓采樣值。這里以電池電壓采樣105為例說明電壓采樣過程，VOl和V02的采樣類似。如圖2所示，電池電壓采樣電路包括依次連接的高阻隔離電路、差分電路和采樣單元；高阻隔離電路用于保證與后面低壓地進行有效高阻隔離以及有效保證系統(tǒng)滿足絕緣阻抗的要求，其包括串接在+PV和-PV之間的第一電阻R20、第二電阻R21、第三電阻R22、R23和第四電阻R23，高阻隔離電路的輸出端分別與差分電路的兩個輸入端連接；差分電路包括運放U2 ;采樣單元包括電阻R26、R27、運放U2及運放周邊電阻和電容C22、C23 等。
[0026]對于直流側(cè)通斷控制模塊103中的主通斷元件K1，如圖3所示，其控制電路通過DSP的IO 口發(fā)送高電平控制信號，使三極管Ql導通進而使繼電器Kl線圈中通電有磁力進而吸合Kl，為實現(xiàn)直流BUS電容兩端為低壓狀態(tài)，需保持主通斷元件Kl 一直在斷開狀態(tài)，所以DSP的IO 口一直保持低電平狀態(tài)。
[0027]為使電網(wǎng)交流電壓不至于通過逆變橋中如IGBT的體內(nèi)反向二極管進行不可控整流給BUS電容進行充電，需保持交流通斷元件104中各通斷元件一直處于斷開狀態(tài)，如圖4，通斷元件K4由通斷元件K5控制與驅(qū)動信號220V的通斷，所以DSP的IO 口保持低電平控制信號，三極管Q205保持斷開狀態(tài)，所以通斷元件K5亦保持斷開狀態(tài)，通斷元件K4線圈中無驅(qū)動電壓所以亦保持斷開狀態(tài)。
[0028]吸合分壓通斷元件K3以及軟起通斷元件K2，此時軟起電阻Rl以及分壓電阻R2串聯(lián)在PV+與PV-之間，此時正負BUS電容兩端電壓等于R2兩端的電壓。從而實現(xiàn)逆變橋自檢時輸入電壓保持在低壓狀態(tài)；又由于電阻Rl和R2的限流作用，從而實現(xiàn)了低電流狀態(tài)。可以理解，R2兩端電壓低，所以電容所存的能量比較小，即能實現(xiàn)低壓低電流。
[0029]綜上，通過在直流側(cè)增加分壓電阻和分壓通斷元件，使得輸入電容支路的電壓等于分壓電阻上的電壓，由此自檢時逆變橋的輸入電壓保持在低壓狀態(tài)，且由于電壓低，輸入電容所存的能量比較小，實現(xiàn)了低電流狀態(tài)，從而由于低電壓和低電流使得逆變橋即使已經(jīng)短路或其它故障也不會發(fā)生大響聲的炸裂。
[0030] 實施例二:
本實施例提供的光伏逆變器同實施例一，但在開機自檢時與實施例一不同在于，還對采樣得到的輸入電容支路的電壓進行判斷，判斷其是否等于第一參考電壓，如果不等于，則確定光伏逆變器的逆變橋存在故障，如果等于，則結(jié)束開機自檢。具體地，通過實施例一的開機自檢，使得此時處于低電壓低電流狀態(tài)，然后通過控制模塊102可以計算得到第一參考電壓Vin，其計算公式為
Vin=VpvX [R2^ (R^R2)](O
其中，Vpv為太陽能電池電壓輸入正負端實時的電壓值。
[0031 ] 而通過電壓采樣電路可以得到采樣電壓VBUS，為
VbUS_V+BUS +V-HJS(2)
其中，V+BUS為正BUS電容電壓采樣，V_BUS為負BUS電容電壓采樣。
[0032]控制模塊102將所采電壓Vbus與第一參考電壓Vin進行比較，即要求:
VBUS=Vin(3)
其中要求正負BUS電容電壓采樣為:
V+BUS = V-BUS ^ O(4)
通過以上，判斷式(I)至(4)是否同時成立，如果是，則繼續(xù)其它已知的開機自檢，否則控制模塊102確定逆變橋存在故障。
[0033]在確定出逆變橋存在故障后，控制模塊102可以控制斷開軟起通斷元件K2，還可以通過顯示方式和/或聲音方式發(fā)出告警。
[0034]綜上，本實施例相對實施例一，進一步提供了對逆變橋故障的檢測。
[0035]實施例三:
本實施例與實施例二的不同在于，在判斷出采樣得到的輸入電容支路的電壓等于第一參考電壓后，不是直接結(jié)束開機自檢，而是對逆變電壓進行檢測以確定逆變橋是否存在故障。具體地，控制模塊102發(fā)出脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號使逆變橋逆變，采樣逆變電壓，并判斷逆變電壓是否等于第二參考電壓，如果不等于，則確定逆變橋存在故障，如果等于，則控制模塊停止發(fā)出PWM信號，斷開軟起通斷元件K2和分壓通斷元件K3，結(jié)束開機自檢。
[0036]本實施例以三相三線制電網(wǎng)電壓采樣為例，即BC相電網(wǎng)電壓V1、CA相電網(wǎng)電壓V2、AB相電網(wǎng)電壓V3，這些采樣構(gòu)成DSP (即控制模塊102)判斷的依據(jù)，主要依靠差分電壓采樣電路，此處以電池電壓采樣電路舉例，類似實施例一，如圖2所示，將所采集到的交流正弦波電壓波形按比例送至DSP的IO 口。然后DSP發(fā)出PWM波使逆變橋進行逆變，圖1的逆變橋驅(qū)動電路106如圖5，光耦進行光隔離保證系統(tǒng)安全，驅(qū)動電壓由正電壓及負電壓組成更有利于功率器件IGBT的快速關閉。如圖1所示，由分立器件IGBT以及二極管共同組成二極管中點箝位三相三電平I型逆變橋，此處以A相逆變?yōu)槔治?，如圖6所示:
當Q11、Q12開關管導通，Q13、Q14開關管關斷時，電流流過開關管Q11、Q12，忽略管壓降，該相輸出端電壓U=Udc/2，稱此時A相的狀態(tài)為“ I ”。
[0037]當Q12、Q13開關管導通，Qll、Q14開關管關斷時，正弦波正半周電流流過箝位二極管Dll、開關管Q12，正弦波負半周電流流過開關管Q13，再流過箝位二極管D12，此時該相輸出端電壓U=0，稱此時A相的狀態(tài)為“O”。
[0038]當Q13、Q14開關管導通，QlU Q12開關管關斷時，電流流過開關管Q13、Q14 ;該相輸出端電壓U = -Udc/2，稱此時A相的狀態(tài)為“-1”。
[0039]I型三電平進行正弦波正半周PWM波發(fā)波時，是Q12常開，Q14常閉，Qll與Q13進行互補的高頻開通關斷動作，A相狀態(tài)不斷在“ I ”和“O”狀態(tài)之間切換。
[0040]I型三電平進行正弦波負半周PWM波發(fā)波時，是Q13常開，Qll常閉，Q12與Q14進行互補的高頻開通關斷動作，A相狀態(tài)不斷在“-1”和“O”狀態(tài)之間切換。
[0041]如果Qll短路，在逆變正半周時，Q12常開，Qll與Q13進行互補的高頻開通關斷動作，由于Qll短路無法關斷，進而引起逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果Qll開路，在逆變正半周時，Q12常開，Qll與Q13進行互補的高頻開通關斷動作，由于Qll開路無法導通，亦引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果Q12短路，在逆變負半周時，Q13常開，Q12與Q14進行互補的高頻開通關斷動作，由于Q12短路無法關斷，進而引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果Q12開路，在逆變負半周時，Q13常開，Q12與Q14進行互補的高頻開通關斷動作，由于Q12開路無法導通，亦引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果Q13短路，在逆變正半周時，Q12常開，Qll與Q13進行互補的高頻開通關斷動作，由于Q13短路無法關斷，進而引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果Q13開路，在逆變正半周時，Q12常開，Qll與Q13進行互補的高頻開通關斷動作，由于Q13開路無法導通，亦引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果Q14短路，在逆變負半周時，Q13常開，Q12與Q14進行互補的高頻開通關斷動作，由于Q14短路無法關斷，進而引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果Q14開路，在逆變負半周時，Q13常開，Q12與Q14進行互補的高頻開通關斷動作，由于Q14開路無法導通，進而引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果Dl短路，在Qll高頻進行開通時，或者Qll短路時，導致+BUS與N之間短路，即=0，不符合式3，以及引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果Dll開路，在“O”狀態(tài)，正弦波正半周電流流過箝位二極管Dl1、開關管Q12時，由于Dll開路，無法導通使電流通過，進而引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果D12短路，在Q14高頻進行開通時，或者Q14短路時，導致-BUS與N之間短路，即等于O，不符合式(4)，以及引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
如果D12開路，在“O”狀態(tài)，正弦波負半周電流流過開關管Q13、箝位二極管D12時，由于D12開路，無法導通使電流通過，進而引起了逆變電壓波形畸變，此處馬上能夠檢測出逆變電壓與逆變參考電壓不同；
以上所有逆變電壓波形畸變都需要通過三相三線制逆變電壓采樣，BC相逆變電壓V11、CA相逆變電壓V22、AB相逆變電壓V33三路電壓進行采樣輸送到DSP的IO 口，電壓采樣電路為差分電壓采樣電路，此處以電池電壓采樣電路舉例，仍如圖2。逆變電壓采樣最終送到DSP是為了與逆變參考電壓進行比較，DSP中設定三相逆變參考相電壓為:
VA=UDref X sin (ω t)(5)
VB=UDrefXsin(cot-120。)(6)
Vc=UllrefX sin (cot+120° )(7)
其中，Ulteef為DSP設定的正弦波峰值，sin(on)為DSP中的標準正弦波參考值。
[0042]此處依然以A相為例分析，因為正常情況下DSP為了通過PWM波逆變得到與A相逆變參考電壓，主要通過控制PWM波的占空比來實現(xiàn)，故DSP需要計算出占空比來實現(xiàn):
Dref = (UaXT)+Vbus(8)
其中，Dief為A相給定發(fā)波占空比，B相和C相依此類推，T為開關周期。因為式(2)和式(8)，得到DSP所發(fā)出PWM波需要控制的占空比為:
Dref = (UDrefX Sin(Qt) XT) +Vbus(9)
所以DSP只要根據(jù)式(9)就能確定A相所發(fā)PWM波需要的占空比，又因為圖1所采逆變電壓為線電壓，所以A相逆變參考線電壓為:
Uab=Ua - Ub=V33(10)
Ubc=Ub - Uc=V11(11)
Uca=Uc - Ua=V22(12)
如果逆變電壓采樣采到的電壓V11、V22、V33都滿足以上式(10)、式(11)、式(12)，則逆變橋無故障，可以進行逆變器開機動作；否則判定逆變橋有IGBT或者鉗位二極管有損壞，不能進行逆變器開機動作。在停止PWM發(fā)波后，先斷開軟起通斷元件K2再斷開分壓繼電器是為了將BUS電容的電放掉，保持安全。另外，斷開了分壓通斷元件K3也為了還原逆變器狀態(tài)為準備開機狀態(tài)。在確保開機逆變自檢完成后再行開機，能夠大大降低分立器件IGBT發(fā)生炸機的幾率，有效提高了設備的安全性已經(jīng)現(xiàn)在維護人員的人身安全。
[0043]綜上，一種實施例的光伏逆變器逆變橋故障開機自檢流程如圖7所示，包括:
步驟1:吸合分壓繼電器K3，先保證正負BUS電容兩端電壓等于分壓電阻R2兩端電
壓；
步驟2:吸合軟起繼電器K2，使軟起電阻Rl以及分壓電阻R2串聯(lián)在太陽能電池正負
兩端；
步驟3:通過電池電壓采樣VO以及正負BUS電壓采樣V02、V01判斷正負BUS電壓是否等于參考電壓；否則，報逆變橋故障并斷開軟起繼電器K2 ；
步驟4:根據(jù)電網(wǎng)電壓采樣發(fā)PWM波使逆變橋進行逆變；
步驟5:通過正負BUS電壓采樣以及逆變電壓采樣進行判斷逆變電壓是否等于參考電壓；否則，報逆變橋故障并停止發(fā)波及斷開軟起繼電器K2 ；
步驟6:停止發(fā)波并斷開軟起繼電器K2 ；
步驟7:斷開分壓繼電器K3;
步驟8:完成逆變橋開機自檢。
[0044]根據(jù)本實施例可知，本實施例能夠通過簡單而且成本低廉的方式實現(xiàn)逆變器逆變橋故障的開機自檢，主要通過檢測逆變橋直流側(cè)電容電壓以及由分立器件搭建的逆變橋逆變出來的逆變電壓，送到DSP進行計算核對二者電壓，進而判斷組成逆變橋的分立器件是否有損壞，如果發(fā)現(xiàn)直流電容電壓與逆變電壓兩者與計算值不符，則停止開機動作，報出逆變橋故障，提示維護人員檢修更換，避免炸機等危險情況發(fā)生，極大地保證了設備以及現(xiàn)場人員的人身安全。也即是說，本實施例的關鍵點在于:首先，利用直流分壓繼電器以及分壓電阻實現(xiàn)逆變發(fā)波自檢前的低電壓及低電流的狀態(tài)，不至于是受損分立功率器件發(fā)生大響聲炸裂，保證了安全；其次，直接在低壓低電流狀態(tài)下，利用軟件進行PWM波發(fā)波進行逆變自檢，利用軟件交直流電壓采樣進行分析判斷分立功率器件的好壞。
[0045]本發(fā)明各實施例中所有電壓采樣電路通過高阻隔離加差分電路采樣實現(xiàn)，直流軟起繼電器以及分壓繼電器控制電路通過DSP發(fā)出高低電平控制三極管實現(xiàn)，DSP所發(fā)PWM波依據(jù)來自電網(wǎng)電壓采樣，而且逆變器系統(tǒng)原本就必須有電網(wǎng)電壓采樣。利用逆變器自身最小系統(tǒng)必須具備的一些配置，通過簡單地增加一個繼電器和一個電阻的方式，采用電阻分壓以及限流的方式實現(xiàn)低電壓低電流情況下開機逆變自檢，從而避免逆變橋在高電壓高電流情況下逆變，能夠有效避免發(fā)生開機炸機的情況發(fā)生，極大地保證了設備以及現(xiàn)場人員的人身安全。本領域技術人員可以理解，上述實施方式中各種方法的全部或部分步驟可以通過程序來指令相關硬件完成，該程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)可以包括:只讀存儲器、隨機存儲器、磁盤或光盤等。
[0046]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏逆變器的開機自檢方法，其特征在于，包括: 在光伏逆變器的直流側(cè)增加直流側(cè)通斷控制模塊，所述直流側(cè)通斷控制模塊包括串聯(lián)的軟起通斷元件和軟起電阻、以及串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻；所述串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻與光伏逆變器的輸入電容支路并聯(lián)，所述軟起電阻的一端連接到所述分壓電阻的一端； 閉合所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件，使得所述軟起電阻與所述分壓電阻串聯(lián)，并且，控制所述光伏逆變器的主通斷元件和交流通斷元件保持為斷開狀態(tài)，其中所述主通斷元件位于光伏逆變器的直流側(cè)，所述交流通斷元件位于所述光伏逆變器的逆變橋與電網(wǎng)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 判斷所述輸入電容支路的電壓是否等于第一參考電壓， 如果不等于，則確定所述光伏逆變器的逆變橋存在故障， 如果等于，則對逆變電壓進行檢測以確定逆變橋是否存在故障。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對逆變電壓進行檢測以確定逆變橋是否存在故障這一步驟 包括: 所述光伏逆變器的控制模塊發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號使所述逆變橋逆變， 采樣逆變電壓，并判斷所述逆變電壓是否等于第二參考電壓， 如果不等于，則確定所述光伏逆變器的逆變橋存在故障， 如果等于，則所述光伏逆變器的控制模塊停止發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號，斷開所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述確定所述光伏逆變器的逆變橋存在故障這一步驟之后還包括:斷開所述軟起通斷元件，結(jié)束開機自檢。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述軟起通斷元件為繼電器或接觸器，所述分壓通斷元件為繼電器或接觸器，所述主通斷元件為繼電器或接觸器，所述交流通斷元件為繼電器或接觸器；所述光伏逆變器所采用的逆變橋為IGBT或MOSFET。
6.一種光伏逆變器逆變橋故障開機自檢方法，其特征在于，包括: 在光伏逆變器的直流側(cè)增加直流側(cè)通斷控制模塊，所述直流側(cè)通斷控制模塊包括串聯(lián)的軟起通斷元件和軟起電阻、以及串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻；所述串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻與光伏逆變器的輸入電容支路并聯(lián)，所述軟起電阻的一端連接到所述分壓電阻的一端； 閉合所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件，使得所述軟起電阻與所述分壓電阻串聯(lián)，并且，控制所述光伏逆變器的主通斷元件和交流通斷元件保持為斷開狀態(tài)，其中所述主通斷元件位于光伏逆變器的直流側(cè)，所述交流通斷元件位于所述光伏逆變器的逆變橋與電網(wǎng)之間。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括: 判斷所述輸入電容支路的電壓是否等于第一參考電壓， 如果不等于，則確定所述光伏逆變器的逆變橋存在故障， 如果等于，則對逆變電壓進行檢測以確定逆變橋是否存在故障。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述對逆變電壓進行檢測以確定逆變橋是否存在故障這一步驟包括: 所述光伏逆變器的控制模塊發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號使所述逆變橋逆變， 采樣逆變電壓，并判斷所述逆變電壓是否等于第二參考電壓， 如果不等于，則確定所述光伏逆變器的逆變橋存在故障， 如果等于，則所述光伏逆變器的控制模塊停止發(fā)出脈沖寬度調(diào)制信號，斷開所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件。
9.一種光伏逆變器，其輸入端與光伏陣列連接，輸出端與電網(wǎng)連接，所述光伏逆變器包括依次連接的輸入電容支路、逆變橋電路和控制模塊，其特征在于，還包括受控于所述控制模塊的斷開模塊； 所述斷開模塊包括連接于所述光伏陣列和所述輸入電容支路之間的直流側(cè)通斷控制模塊和連接于所述逆變橋電路和所述電網(wǎng)之間的交流通斷模塊； 所述直流側(cè)通斷控制模塊包括連接于所述光伏陣列和所述輸入電容支路之間的主通斷元件、串聯(lián)的軟起 通斷元件和軟起電阻、以及串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻，所述串聯(lián)的分壓通斷元件和分壓電阻與所述輸入電容支路并聯(lián)，所述軟起電阻的一端連接到所述分壓電阻的一端，并且當所述軟起通斷元件和所述分壓通斷元件均閉合時，所述軟起電阻與所述分壓電阻串聯(lián)； 所述控制模塊用于在開機自檢時控制所述主通斷元件和所述交流通斷模塊保持為斷開狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9所述的光伏逆變器，其特征在于，所述軟起通斷元件為繼電器或接觸器，所述分壓通斷元件為繼電器或接觸器，所述主通斷元件為繼電器或接觸器，所述交流通斷元件為繼電器或接觸器；所述光伏逆變器所采用的逆變橋為IGBT或MOSFET。
【文檔編號】G01R31/00GK103929086SQ201410158894
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】蘇國思 申請人:深圳創(chuàng)動科技有限公司