光伏逆变器直流侧短路保护装置及保护方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种光伏逆变器直流侧短路保护装置及保护方法。所述光伏逆变器直流侧短路保护装置包括：断路器，设置在光伏逆变器的直流输入端和三相逆变模块之间；直流电流传感器，设置在光伏逆变器的直流输入端和三相逆变模块之间，被配置为检测光伏逆变器的直流侧电流；驱动反馈信号采集电路，被配置为实时采集三相逆变模块的各个桥臂的驱动信号，并基于采集的各个桥臂的驱动信号产生指示光伏逆变器运行状态的逆变器状态信号；控制器，被配置为基于直流电流传感器检测的直流侧电流和驱动反馈信号采集电路产生的逆变器状态信号来产生分励脱扣信号，以控制断路器断开。

DC side short circuit protection device of photovoltaic inverter and protection method

The invention discloses a DC side short circuit protection device of a photovoltaic inverter and a protection method thereof. The PV inverter DC side short-circuit protection device comprises: a circuit breaker is arranged between the DC input terminal and the three-phase inverter module of photovoltaic inverter; DC current sensor is arranged between the DC input terminal and the three-phase inverter module of photovoltaic inverter, the DC side current is configured to detect the PV inverter; driving feedback signal acquisition circuit, by the driving signal of each bridge arm configuration for real-time acquisition of three-phase inverter module, and the driving signal of each bridge arm acquisition based on inverter status signal indicating the PV inverter operation status; controller is configured for inverter status signal of DC side current DC current sensor based on detection and feedback signal acquisition circuit generates a drive to produce shunt release signal to control the circuit breakers.

【技术实现步骤摘要】
光伏逆变器直流侧短路保护装置及保护方法
本专利技术涉及光伏逆变器，更具体地讲，涉及一种光伏逆变器直流侧短路保护装置及保护方法。
技术介绍
在光伏系统中，光伏电池板的短路电流一般仅为1.25倍的额定电流，当光伏逆变器直流侧发生短路故障时，该短路电流通常不足以使直流侧断路器发生脱扣动作；同时，由于该短路电流持续流经短路点，会在短路点产生直流电弧，电弧的高温极易导致严重的电气火灾，存在安全隐患。现有技术对于光伏逆变器直流侧短路的保护手段是通过检测直流侧电流和电压的大小来对直流断路器进行分励脱扣控制。然而，这种通过检测电流值和电压值来对直流断路器进行分励脱扣的控制方式，存在以下不足：首先，目前光伏电站普遍对直流侧电池板进行超配设置，如果检测到电流增大就进行分励脱扣，很容易发生脱扣误动作，影响机器正常运行；其次，这种控制方式依赖于电流传感器和电压传感器的精度，如果传感器精度不够或者发生损坏，都可能导致保护失效或者脱扣误动作；另外，这种控制方式缺乏故障恢复机制，当短路情况消除时，需要手动进行恢复。
技术实现思路
因此，需要能够对光伏逆变器的直流侧进行有效的短路保护的装置和方法，以尽可能提高安全性，并且降低发电损失。根据本专利技术的一方面，提供一种光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，所述光伏逆变器直流侧短路保护装置包括：断路器，设置在光伏逆变器的直流输入端和三相逆变模块之间；直流电流传感器，设置在所述光伏逆变器的直流输入端和三相逆变模块之间，可被配置为检测所述光伏逆变器的直流侧电流；驱动反馈信号采集电路，可被配置为实时采集三相逆变模块的各个桥臂的驱动信号，并基于采集的各个桥臂的驱动信号产生指示所述光伏逆变器运行状态的逆变器状态信号；控制器，可被配置为基于所述直流电流传感器检测的直流侧电流和所述驱动反馈信号采集电路产生的逆变器状态信号来产生分励脱扣信号，以控制所述断路器断开。可选地，光伏逆变器直流侧短路保护装置还可包括：直流电流采样电路，可被配置为将所述直流电流传感器检测的直流侧电流转换为模拟量输入信号，并将所述模拟量输入信号发送到所述控制器。可选地，所述直流电流传感器可为低精度电流传感器、低精度电流互感器或者低精度电流采样电路。可选地，所述驱动反馈信号采集电路可包括：信号采集电路，可被配置为实时采集三相逆变模块的各个桥臂的驱动信号；信号或门电路，可被配置为对采集的各个桥臂的驱动信号进行或运算；第一信号比较电路，可被配置为对信号或门电路以预定时间间隔输出的两次信号进行比较，以产生指示光伏逆变器运行状态的逆变器状态信号。可选地，当采集的各个桥臂的驱动信号中的任意一个驱动信号为高电平信号时，信号或门电路可输出高电平信号，当采集的各个桥臂的驱动信号均为低电平信号时，信号或门电路可输出低电平信号；当信号或门电路以预定时间间隔输出的两次信号均为低电平信号时，第一信号比较电路可产生低电平的逆变器状态信号，指示光伏逆变器停机；当信号或门电路以预定时间间隔输出的两次信号均为高电平信号时，第一信号比较电路可产生高电平的逆变器状态信号，指示光伏逆变器运行。可选地，所述控制器还可被配置为：确定逆变器状态信号是否指示逆变器停机；当确定逆变器状态信号指示逆变器停机时，确定直流侧电流是否大于预设阈值；当直流侧电流大于预设阈值时，产生分励脱扣信号。可选地，所述驱动反馈信号采集电路还可被配置为基于采集的各个桥臂的驱动信号产生指示是否存在直通故障的直通故障信号。可选地，所述控制器还可被配置为：可基于驱动反馈信号采集电路产生的直通故障信号确定是否存在直通故障，并且在产生分励脱扣信号之后，可基于驱动反馈信号采集电路产生的直通故障信号确定直通故障是否消除，当确定直通故障已经消除时，可产生电动操作机构合闸信号，以控制断路器重新闭合。可选地，驱动反馈信号采集电路可包括：A相信号比较电路，可被配置为对A相上下桥臂的驱动信号进行比较；B相信号比较电路，可被配置为对B相上下桥臂的驱动信号进行比较；C相信号比较电路，可被配置为对C相上下桥臂的驱动信号进行比较；信号处理电路，可被配置为基于A相信号比较电路、B相信号比较电路和C相信号比较电路的输出产生指示是否存在直通故障的直通故障信号。可选地，当A相上下桥臂的驱动信号均为高电平信号时，A相信号比较电路可输出高电平信号，否则A相信号比较电路可输出低电平信号；当B相上下桥臂的驱动信号均为高电平信号时，B相信号比较电路可输出高电平信号，否则B相信号比较电路可输出低电平信号；当C相上下桥臂的驱动信号均为高电平信号时，C相信号比较电路可输出高电平信号，否则C相信号比较电路可输出低电平信号；当A相信号比较电路、B相信号比较电路和C相信号比较电路中的任何一个输出高电平信号时，信号处理电路可产生高电平直通故障信号，指示存在直通故障；当A相信号比较电路、B相信号比较电路和C相信号比较电路均输出低电平信号时，信号处理电路可产生低电平直通故障信号，指示不存在直通故障或者直通故障已经消除。根据本专利技术的另一方面，提供一种光伏逆变器直流侧短路保护方法，其特征在于，所述光伏逆变器直流侧短路保护方法包括：实时采集三相逆变模块的各个桥臂的驱动信号；基于采集的各个桥臂的驱动信号确定光伏逆变器是处于运行状态还是停机状态；如果确定光伏逆变器处于停机状态，则检测光伏逆变器的直流侧电流，并确定直流侧电流是否大于预设阈值；当直流侧电流大于预设阈值时，产生分励脱扣信号，以控制设置在光伏逆变器的直流输入端和三相逆变模块之间的断路器断开。可选地，光伏逆变器直流侧短路保护方法还可包括：基于采集的各个桥臂的驱动信号确定是否存在直通故障；如果确定存在直通故障，则在产生分励脱扣信号之后，基于采集的各个桥臂的驱动信号确定直通故障是否消除；当确定直通故障已经消除时，产生电动操作机构合闸信号，以控制断路器重新闭合。可选地，基于采集的各个桥臂的驱动信号确定光伏逆变器是处于运行状态还是停机状态的步骤可包括：对采集的各个桥臂的驱动信号进行或运算；对以预定间隔进行的两次或运算的结果信号进行比较，以确定光伏逆变器是处于运行状态还是停机状态。可选地，当采集的各个桥臂的驱动信号中的任意一个驱动信号为高电平信号时，或运算的结果信号为高电平信号，当采集的各个桥臂的驱动信号均为低电平信号时，或运算的结果信号为低电平信号；当以预定间隔进行的两次或运算的结果信号均为低电平信号时，确定光伏逆变器处于停机状态，当以预定间隔进行的两次或运算的结果信号均为高电平信号时，确定光伏逆变器处于运行状态。可选地，可通过设置在光伏逆变器的直流输入端和三相逆变模块之间的低精度电流传感器来检测光伏逆变器的直流侧电流。可选地，基于采集的各个桥臂的驱动信号确定是否存在直通故障的步骤可包括：对A相上下桥臂的驱动信号进行比较，以产生第一比较信号；对B相上下桥臂的驱动信号进行比较，以产生第二比较信号；对C相上下桥臂的驱动信号进行比较，以产生第三比较信号；基于第一比较信号、第二比较信号和第三比较信号确定是否存在直通故障。可选地，当A相上下桥臂的驱动信号均为高电平信号时，第一比较信号可为高电平信号，否则第一比较信号可为低电平信号，当B相上下桥臂的驱动信号均为高电平信号时，第二比较信号可为高电平信号，否则第二比较信号可为低电平信号，当C相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，包括：断路器，设置在光伏逆变器的直流输入端和三相逆变模块之间；直流电流传感器，设置在所述光伏逆变器的直流输入端和三相逆变模块之间，被配置为检测所述光伏逆变器的直流侧电流；驱动反馈信号采集电路，被配置为实时采集三相逆变模块的各个桥臂的驱动信号，并基于采集的各个桥臂的驱动信号产生指示所述光伏逆变器运行状态的逆变器状态信号；控制器，被配置为基于所述直流电流传感器检测的直流侧电流和所述驱动反馈信号采集电路产生的逆变器状态信号来产生分励脱扣信号，以控制所述断路器断开。

【技术特征摘要】
1.一种光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，包括：断路器，设置在光伏逆变器的直流输入端和三相逆变模块之间；直流电流传感器，设置在所述光伏逆变器的直流输入端和三相逆变模块之间，被配置为检测所述光伏逆变器的直流侧电流；驱动反馈信号采集电路，被配置为实时采集三相逆变模块的各个桥臂的驱动信号，并基于采集的各个桥臂的驱动信号产生指示所述光伏逆变器运行状态的逆变器状态信号；控制器，被配置为基于所述直流电流传感器检测的直流侧电流和所述驱动反馈信号采集电路产生的逆变器状态信号来产生分励脱扣信号，以控制所述断路器断开。2.根据权利要求1所述的光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，还包括：直流电流采样电路，被配置为将所述直流电流传感器检测的直流侧电流转换为模拟量输入信号，并将所述模拟量输入信号发送到所述控制器。3.根据权利要求1所述的光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，所述直流电流传感器为低精度电流传感器、低精度电流互感器或者低精度电流采样电路。4.根据权利要求1、2或3所述的光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，所述驱动反馈信号采集电路包括：信号采集电路，被配置为实时采集三相逆变模块的各个桥臂的驱动信号；信号或门电路，被配置为对采集的各个桥臂的驱动信号进行或运算；第一信号比较电路，被配置为对信号或门电路以预定时间间隔输出的两次信号进行比较，以产生指示光伏逆变器运行状态的逆变器状态信号。5.根据权利要求4所述的光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，当采集的各个桥臂的驱动信号中的任意一个驱动信号为高电平信号时，信号或门电路输出高电平信号，当采集的各个桥臂的驱动信号均为低电平信号时，信号或门电路输出低电平信号；当信号或门电路以预定时间间隔输出的两次信号均为低电平信号时，第一信号比较电路产生低电平的逆变器状态信号，指示光伏逆变器停机；当信号或门电路以预定时间间隔输出的两次信号均为高电平信号时，第一信号比较电路产生高电平的逆变器状态信号，指示光伏逆变器运行。6.根据权利要求1所述的光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，所述控制器还被配置为：确定逆变器状态信号是否指示逆变器停机；当确定逆变器状态信号指示逆变器停机时，确定直流侧电流是否大于预设阈值；当直流侧电流大于预设阈值时，产生分励脱扣信号。7.根据权利要求1所述的光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，所述驱动反馈信号采集电路还被配置为基于采集的各个桥臂的驱动信号产生指示是否存在直通故障的直通故障信号。8.根据权利要求7所述的光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，所述控制器还被配置为基于驱动反馈信号采集电路产生的直通故障信号确定是否存在直通故障，并且在产生分励脱扣信号之后，基于驱动反馈信号采集电路产生的直通故障信号确定直通故障是否消除，当确定直通故障已经消除时，产生电动操作机构合闸信号，以控制断路器重新闭合。9.根据权利要求7所述的光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，驱动反馈信号采集电路包括：A相信号比较电路，被配置为对A相上下桥臂的驱动信号进行比较；B相信号比较电路，被配置为对B相上下桥臂的驱动信号进行比较；C相信号比较电路，被配置为对C相上下桥臂的驱动信号进行比较；信号处理电路，被配置为基于A相信号比较电路、B相信号比较电路和C相信号比较电路的输出产生指示是否存在直通故障的直通故障信号。10.根据权利要求9所述的光伏逆变器直流侧短路保护装置，其特征在于，当A相上下桥臂的驱动信号均为高电平信号时，A相信号比较电路输出高电平信号，否则A相信号比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：李舒江，赵帅央，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11