防止能量反灌的方法、裝置、電氣設(shè)備和光伏系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了防止能量反灌的方法、裝置、電氣設(shè)備和光伏系統(tǒng)，其中該方法包括：當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和0電平的工作模式，以防止五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量。
【專利說明】防止能量反灌的方法、裝置、電氣設(shè)備和光伏系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及防止能量反灌的方法、裝置、電氣設(shè)備和光伏系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]圖1所示五電平逆變器10的直流側(cè)接光伏電池板20，用以接收PV輸入電壓，所述PV輸入電壓跨接在電容Cl的正端和電容C2的負(fù)端，同時(shí)所述PV輸入電壓還經(jīng)五電平逆變器10前級(jí)的Boost電路50升壓后跨接在電容C3的正端和電容C4的負(fù)端。五電平逆變器10的網(wǎng)側(cè)輸出經(jīng)濾波器30濾波、變壓器40升壓后送入電網(wǎng)，在不同的開關(guān)管開通狀態(tài)組合下，五電平逆變器10交替輸出+1電平、-1電平、+2電平、-2電平以及母線中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的零電平。
[0003]五電平逆變器10在電網(wǎng)故障、擾動(dòng)等情況下并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，或者在夜間PV輸入電壓極低的情況下需要啟動(dòng)五電平逆變器10時(shí)，均可能出現(xiàn)五電平逆變器10直流側(cè)的能量反灌入光伏電池板20的情況，不僅對(duì)光伏電池板20造成損壞，還會(huì)降低整個(gè)光伏系統(tǒng)的可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供防止能量反灌的方法、裝置、電氣設(shè)備和光伏系統(tǒng)，以防止五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量。
[0005]一種防止能量反灌的方法，包括:
[0006]當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
[0007]一種防止能量反灌的裝置，包括:
[0008]判斷單元，用于判斷光伏系統(tǒng)中是否存在五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患；
[0009]控制單元，用于在判斷得到光伏系統(tǒng)中存在五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
[0010]—種電氣設(shè)備，應(yīng)用于光伏系統(tǒng)，所述電氣設(shè)備包括:五電平逆變器和控制器；
[0011]所述控制器與所述五電平逆變器及所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路相連，用于當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在所述五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
[0012]—種電氣設(shè)備,應(yīng)用于光伏系統(tǒng),所述電氣設(shè)備包括:Boost電路和控制器；
[0013]所述控制器與所述Boost電路及所述Boost電路后級(jí)的五電平逆變器相連，用于當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在所述五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
[0014]一種光伏系統(tǒng)，包括:光伏電池板、五電平逆變器以及所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路,此外,還包括:
[0015]與所述五電平逆變器和所述Boost電路相連的控制器，用于當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在所述五電平逆變器直流側(cè)向所述光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
[0016]可選地，所述光伏系統(tǒng)還包括:一端連接網(wǎng)側(cè)，另一端連接所述五電平逆變器的±2直流母線的預(yù)充電電路。
[0017]可選地，所述光伏系統(tǒng)還包括:串接在所述光伏電池板與所述五電平逆變器直流側(cè)之間的防反器件，用于防止能量反灌到所述光伏電池板。
[0018]其中，所述防反器件為防反二極管。
[0019]其中，所述防反器件為帶有脫扣功能的接觸器。
[0020]其中，所述防反器件為帶有脫扣功能的斷路器。
[0021]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過利用工作在三電平工作模式下的五電平逆變器內(nèi)部開關(guān)管關(guān)斷后的隔斷作用，以及前級(jí)Boost電路停止運(yùn)行后內(nèi)部二極管的反向阻斷作用，將光伏電池板與五電平逆變器直流側(cè)完全隔開，從而防止了五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量；此外，本發(fā)明基于光伏系統(tǒng)現(xiàn)有拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)，不需要增加系統(tǒng)的硬件成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)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，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)公開的一種光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖2a為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種防止能量反灌的方法流程圖；
[0025]圖2b為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種Boost電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種防止能量反灌的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(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)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]參見圖2a，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種防止能量反灌的方法，以防止五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量，包括:
[0030]步驟21:判斷光伏系統(tǒng)中是否存在五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患，若存在所述安全隱患，進(jìn)入步驟22，否則返回步驟21 ；
[0031]步驟22:控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式(所述五電平逆變器可以是從五電平工作模式切換到所述三電平工作模式，也可以是直接以所述三電平工作模式啟動(dòng))，同時(shí)控制所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
[0032]結(jié)合圖1，五電平逆變器10正常運(yùn)行在五電平工作模式時(shí)，在不同的開關(guān)管開通狀態(tài)組合下，交替輸出+1、-1、+2、_2和O五個(gè)電平。光伏電池板20的PV輸入電壓接入土 I直流母線，土 I直流母線電壓經(jīng)Boost電路50 (Boost電路50包括正負(fù)兩組Boost電路，分別是正Boost電路51和負(fù)Boost電路52)升壓得到±2直流母線電壓。具體的:
[0033]當(dāng)連接光伏電池板20的正PV端口與網(wǎng)側(cè)的開關(guān)管SlPos導(dǎo)通時(shí)，五電平逆變器10對(duì)應(yīng)輸出+1電平；當(dāng)連接光伏電池板20的負(fù)PV端口與網(wǎng)側(cè)的開關(guān)管SlNeg導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出-1電平；當(dāng)連接母線中點(diǎn)與網(wǎng)側(cè)的開關(guān)管SO導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出O電平；當(dāng)連接正Boost電路51與網(wǎng)側(cè)的開關(guān)管S2Pos導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出+2電平；當(dāng)連接負(fù)Boost電路52與網(wǎng)側(cè)的開關(guān)管S2Neg導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出-2電平。
[0034]五電平逆變器10在電網(wǎng)故障、擾動(dòng)等情況下并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，或者在夜間PV輸入電壓極低的情況下需要啟動(dòng)五電平逆變器10以運(yùn)行SVG(Static Var Generator,靜止無功發(fā)生器)等功能時(shí)，為防止有能量反灌到光伏電池板20。本實(shí)施例采取了如下措施:
[0035]一方面，控制五電平逆變器10并網(wǎng)工作在三電平工作模式，在該三電平工作模式下，開關(guān)管S2Pos、S2Neg和SO工作，SlPos和SlNeg保持關(guān)斷，五電平逆變器10交替輸出+2電平、-2電平和O電平。由于SlPos和SlNeg關(guān)斷后的隔斷作用，網(wǎng)側(cè)能量不會(huì)通過±1直流母線反灌到光伏電池板20 ；
[0036]另一方面，控制Boost電路50保持停止運(yùn)行的狀態(tài)，由于此時(shí)Boost電路50內(nèi)所有開關(guān)管均不動(dòng)作，在Boost電路50內(nèi)部二極管的反向阻斷作用下(Boost電路50可以是單向Boost電路,也可以是雙向Boost電路，圖2b僅給出一種雙向Boost電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，虛線框內(nèi)元件即為起到反向阻斷作用的二極管)，網(wǎng)側(cè)能量也不會(huì)通過±2直流母線反灌到±1直流母線及光伏電池板20。
[0037]可見，本實(shí)施例通過利用SlPos和SlNeg關(guān)斷后的隔斷作用，以及Boost電路50停止運(yùn)行后內(nèi)部二極管的反向阻斷作用，將光伏電池板20與五電平逆變器10直流側(cè)完全隔開，從而防止了五電平逆變器10直流側(cè)向光伏電池板20反灌能量。此外，本實(shí)施例基于光伏系統(tǒng)現(xiàn)有拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)，不需要增加系統(tǒng)的硬件成本。
[0038]參見圖3，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種防止能量反灌的裝置，以防止五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量，包括:
[0039]判斷單元31，用于判斷光伏系統(tǒng)中是否存在五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患；
[0040]和控制單元32，用于在判斷得到光伏系統(tǒng)中存在五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
[0041]對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與上述實(shí)施例公開的方法相對(duì)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。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例公開了一種電氣設(shè)備，以防止五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量，包括:五電平逆變器和控制器；
[0043]所述控制器與所述五電平逆變器及所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路相連，用于當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在所述五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
[0044]此外，本發(fā)明實(shí)施例還公開了又一種電氣設(shè)備，以防止五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量，包括=Boost電路和控制器；
[0045]所述控制器與所述Boost電路及所述Boost電路后級(jí)的五電平逆變器相連，用于當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在所述五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
[0046]此外，參見圖4，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種光伏系統(tǒng)，以防止五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量，包括五電平逆變器10、光伏電池板20、以及五電平逆變器20前級(jí)的Boost電路30,此外,還包括:
[0047]與五電平逆變器10和Boost電路30相連的控制器40，用于當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在五電平逆變器10直流側(cè)向光伏電池板20反灌能量的安全隱患時(shí)，控制五電平逆變器10并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制Boost電路30保持停止運(yùn)行的狀態(tài)；其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
[0048]優(yōu)選的，仍參見圖4，所述光伏系統(tǒng)還包括:一端連接網(wǎng)側(cè)，另一端連接五電平逆變器10的±2直流母線的預(yù)充電電路50。
[0049]由于五電平逆變器10啟動(dòng)時(shí)所需要的直流側(cè)電壓高于光伏電池板20的PV開路電壓，因此在啟動(dòng)五電平逆變器10前首先需要建立±2直流母線電壓，具體的，可利用以網(wǎng)側(cè)作為能量輸入的預(yù)充電電路50對(duì)其進(jìn)行預(yù)充電來建立。
[0050]優(yōu)選的，所述光伏系統(tǒng)還包括:串接在光伏電池板20與五電平逆變器10直流側(cè)之間的防反器件，用于防止能量反灌到光伏電池板20。所述防反器件可采用防反二極管VD(如圖4所示)，也可以采用帶有脫扣功能的接觸器或斷路器，用于在需要的時(shí)候切斷光伏電池板20與五電平逆變器10直流側(cè)的連接通路，防止有能量反灌入光伏電池板20。
[0051]在硬件成本允許的情況下，可在光伏系統(tǒng)中引入所述防反器件，其與控制器40共同發(fā)揮發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏系統(tǒng)的雙重保護(hù)。
[0052]綜上所述，本發(fā)明通過利用工作在三電平工作模式下的五電平逆變器內(nèi)部開關(guān)管關(guān)斷后的隔斷作用，以及前級(jí)Boost電路停止運(yùn)行后內(nèi)部二極管的反向阻斷作用，將光伏電池板與五電平逆變器直流側(cè)完全隔開，從而防止了五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量；此外，本發(fā)明基于光伏系統(tǒng)現(xiàn)有拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)，不需要增加系統(tǒng)的硬件成本。
[0053]本說明書中各個(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。
[0054]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明實(shí)施例的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明實(shí)施例將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種防止能量反灌的方法，其特征在于，包括: 當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)； 其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
2.一種防止能量反灌的裝置，其特征在于，包括: 判斷單元，用于判斷光伏系統(tǒng)中是否存在五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患； 和控制單元，用于在判斷得到光伏系統(tǒng)中存在五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)； 其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
3.—種電氣設(shè)備,應(yīng)用于光伏系統(tǒng),其特征在于,所述電氣設(shè)備包括:五電平逆變器和控制器； 所述控制器與所述五電平逆變器及所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路相連，用于當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在所述五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)； 其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
4.一種電氣設(shè)備,應(yīng)用于光伏系統(tǒng),其特征在于,所述電氣設(shè)備包括:Boost電路和控制器； 所述控制器與所述Boost電路及所述Boost電路后級(jí)的五電平逆變器相連，用于當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在所述五電平逆變器直流側(cè)向光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)； 其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
5.一種光伏系統(tǒng)，包括:光伏電池板、五電平逆變器以及所述五電平逆變器前級(jí)的Boost電路，其特征在于，還包括: 與所述五電平逆變器和所述Boost電路相連的控制器，用于當(dāng)光伏系統(tǒng)中存在所述五電平逆變器直流側(cè)向所述光伏電池板反灌能量的安全隱患時(shí)，控制所述五電平逆變器并網(wǎng)工作在三電平工作模式，同時(shí)控制所述Boost電路保持停止運(yùn)行的狀態(tài)； 其中，所述三電平工作模式是指所述五電平逆變器輸出+2電平、-2電平和O電平的工作模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏系統(tǒng)，其特征在于，還包括:一端連接網(wǎng)側(cè)，另一端連接所述五電平逆變器的±2直流母線的預(yù)充電電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏系統(tǒng)，其特征在于，還包括:串接在所述光伏電池板與所述五電平逆變器直流側(cè)之間的防反器件，用于防止能量反灌到所述光伏電池板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述防反器件為防反二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述防反器件為帶有脫扣功能的接觸器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述防反器件為帶有脫扣功能的斷路器。
【文檔編號(hào)】H02S40/32GK104410308SQ201410803793
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】徐濤濤, 陶磊, 鄒海晏, 丁杰, 張 成 申請(qǐng)人:陽光電源股份有限公司