单路MPPT并网用的光伏逆变器系统及其短路保护方法技术方案

本发明专利技术涉及单路MPPT并网用的光伏逆变器系统及其短路保护方法。单路MPPT并网用的光伏逆变器系统的短路保护方法包括：基于每个光伏逆变器的设计容量、各光伏组件的额定功率以及每路串联的光伏组件的个数计算光伏组件的总路数；基于光伏组件的总路数以及每路光伏组件的短路电流计算出直流侧流过所述防逆二极管模块的最大额定电流；以及基于所述逆变器系统的所述直流母排正负极输出端之间的最大反向电压以及所述最大额定电流进行所述防逆二极管模块的设定，使得所述防逆二极管模块的通态平均电流大于所述最大额定电流，且使得所述防逆二极管模块的反向重复峰值电压大于所述最大反向电压。

Photovoltaic inverter system for single MPPT grid connected and its short-circuit protection method

The invention relates to a photovoltaic inverter system for single channel MPPT grid connection and a short-circuit protection method thereof. The short-circuit protection methods of photovoltaic inverter system for single circuit MPPT grid are based on the design capacity of each photovoltaic inverter, the rated power of each photovoltaic module, and the total number of photovoltaic components of each connected photovoltaic module. The total number of circuit based on the PV module and the short circuit current calculation for each photovoltaic module are calculated. The outgoing DC side flows through the maximum rated current of the anti inversion diode module, and the maximum reverse voltage between the positive and negative pole output end of the DC bus and the maximum rated current based on the inverter system to perform the setting of the anti inversion diode module, so that the average current of the anti inversion diode module is on the average current. Larger than the maximum rated current, and the reverse repetitive peak voltage of the anti blocking diode module is larger than that of the maximum reverse voltage.

【技术实现步骤摘要】
单路MPPT并网用的光伏逆变器系统及其短路保护方法
本专利技术涉及光伏发电
，特别涉及光伏逆变器的短路保护方法和光伏逆变器系统。
技术介绍
在单路MPPT(MaximumPowerPointTracking，最大功率点跟踪)光伏逆变器中，各光伏逆变器模块直流侧是通过母(铜)排连接在一起，便于系统集中管理和追踪最大功率点。但直流侧由于绝缘性能降低或者功率管驱动信号异常可能造成直流短路，绝缘被击穿的部分或者同时导通的那个桥臂就会成为短路点，使交流侧(网侧)、支撑电容、直流侧(光伏板侧)能量通过这个点形成短路电流回路，而交流侧能量占绝大部分，由于各个光伏逆变器模块在直流侧并联运行，其他非故障模块的交流侧(网侧)的能量也会通过各自光伏逆变器模块中续流二级管经过这个短路点进行释放，从而造成非故障模块中功率半导体开关器件的损坏。即，一个逆变器模块的直流侧短路会对所有逆变器模块中的续流二极管造成损伤，从而使故障的影响进一步扩大化，导致整体逆变器系统瘫痪，造成严重的运行事故和较大的经济损失。图1是以往单路MPPT光伏逆变器的发生直流侧短路时的简略电路图。以并联三个光伏逆变器模块为例进行说明。黑色折线箭头表示发生直流侧短路，图中两组不同虚线和点划线分别示出在一组光伏逆变器模块发生直流侧短路时各组光伏逆变器模块的交流电流形成的短路回路，箭头表示短路电流的流动方向。即，在一组光伏逆变器模块发生短路故障时，在没有任何短路保护的情况下，故障很容易扩展到其他非故障模块。
技术实现思路
基于上述光伏逆变器系统中存在的风险和保护需求，本专利技术提出以下技术方案。本专利技术的一个方面涉及一种单路MPPT并网用的光伏逆变器系统的短路保护方法，用于多个并联的光伏逆变器通过各自的直流母排连接到光伏组件的逆变器系统，在各所述光伏逆变器中，防逆二极管模块分别串联到各所述光伏逆变器的开关模块的正极连接端与所述直流母排的正极输出端之间、以及各所述光伏逆变器的开关模块的负极连接端与所述直流母排的负极输出端之间，所述短路保护方法包括：基于每个所述光伏逆变器的设计容量、各光伏组件的额定功率以及每路串联的光伏组件的个数计算光伏组件的总路数；基于光伏组件的总路数以及每路光伏组件的短路电流计算出直流侧流过所述防逆二极管模块的最大额定电流；以及基于所述逆变器系统的所述直流母排正负极输出端之间的最大反向电压以及所述最大额定电流进行所述防逆二极管模块的设定，使得所述防逆二极管模块的通态平均电流大于所述最大额定电流，且使得所述防逆二极管模块的反向重复峰值电压大于所述最大反向电压。根据上述的短路保护方法，所述光伏逆变器还包括用于对所述防逆二极管模块进行散热的散热器，计算出各所述光伏逆变器中的所述防逆二极管模块的总功耗；基于所总功耗、所述防逆二极管模块内部至外壳的热阻参数、外壳至所述散热器的热阻参数以及预定的环境温度计算出所述散热器的热阻以及散热功率。根据上述的短路保护方法，基于所述防逆二极管模块的伏安特性曲线求出斜率电阻以及门槛电压；计算出流过所述防逆二极管模块的通态电流在一个周期内的平均值以及方均根值；基于所述斜率电阻、门槛电压以及所述通态电流的平均值和方均根值计算出所述防逆二极管模块的总功耗。根据上述的短路保护方法，所述光伏逆变器还包括用于所述散热器的散热风机，基于所述总功耗以及环境参数计算出散热风机的风量。本专利技术的另一方面提供一种单路MPPT并网用的光伏逆变器系统，所述逆变器系统配置在光伏组件与电网之间，并包括多个光伏逆变器，各所述光伏逆变器包括：开关模块，包括正极连接端以及负极连接端；直流母排，多个并联的所述光伏逆变器通过各自的直流母排连接到光伏组件；以及防逆二极管模块，所述防逆二极管模块分别串联到所述开关模块的所述正极连接端与所述直流母排的正极输出端之间、以及所述开关模块的所述负极连接端端与所述直流母排的负极输出端之间，以防止在发生直流侧短路时短路电流流入到未发生故障的所述单路MPPT光伏逆变器。根据上述的光伏逆变器系统，所述防逆二极管模块的短路电流大于直流侧流过所述防逆二极管模块的最大额定电流，且所述防逆二极管模块的反向额定电压大于所述逆变器系统的所述直流母排正负极输出端之间的最大反向电压。根据上述的光伏逆变器系统，串联到所述开关模块的所述正极连接端与所述直流母排的正极输出端之间的所述防逆二极管模块的正极端子与所述直流母排的正极输出端连接，所述防逆二极管模块的负极端子与所述开关模块的正极连接端连接，串联到所述开关模块的所述负极连接端与所述直流母排的负极输出端之间的所述防逆二极管模块的正极端子与所述开关模块的负极连接端连接，所述防逆二极管模块的负极端子与所述直流母排的负极输出端连接。根据上述的光伏逆变器系统，在单个所述光伏逆变器中设置有两个以上所述防逆二极管。根据上述的光伏逆变器系统，还包括散热器，所述散热器用于对所述防逆二极管模块进行散热。根据上述的光伏逆变器系统，还包括散热风机，所述散热器通过所述散热风机产生风量来进行散热。根据本专利技术，能够有效地通过防逆二极管模块对光伏逆变器模块进行保护。另外，能够有效地防止在光伏逆变器系统中发生直流短路后故障的扩大化。附图说明图1是现有单路MPPT并网用的光伏逆变器系统的发生直流侧短路时的简略电路图；图2是本专利技术涉及的单路MPPT光伏并网的逆变器系统的发生直流侧短路时的简要电路图；图3是本专利技术涉及的光伏逆变器的防逆二极管模块设定的流程图；图4是对本专利技术涉及的单路MPPT光伏并网用的光伏逆变器系统的Matlab/Simulink仿真的模型示意图；图5是故障光伏逆变器模块#1的直流短路电流的示意图；图6是非故障光伏逆变器模块#2的直流短路电流的示意图；图7是非故障光伏逆变器模块#3的直流短路电流的示意图。具体实施方式结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述可以更好地理解本专利技术，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。图2是本专利技术涉及的单路MPPT光伏并网用的逆变器系统的发生直流侧短路时的简要电路图。逆变器系统布置在光伏组件与电网之间。所述逆变器系统包括多组光伏逆变器模块。各光伏逆变器模块包括：开关模块10，所述开关模块10包括正极连接端以及负极连接端；直流母排(图中未示出)，多个并联的所述光伏逆变器通过直流母排连接到光伏组件；以及防逆二极管模块20，所述防逆二极管模块20分别串联到所述开关模块10的所述正极连接端与所述直流母排的正极输出端之间、以及所述开关模块10的所述负极连接端与所述直流母排的负极输出端之间，以防止在发生直流侧短路时短路电流流入到未发生故障的光伏逆变器模块。在以下说明中，以三组逆变器模块并联并通过各自的直流母排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单路MPPT并网用的光伏逆变器系统的短路保护方法，其特征在于，所述光伏逆变器系统包括多个并联的光伏逆变器，多个所述光伏逆变器通过各自的直流母排连接到光伏组件，所述光伏逆变器包括开关模块，所述开关模块的正极连接端与所述直流母排的正极输出端之间、以及所述开关模块的负极连接端与所述直流母排的负极输出端之间均串接有防逆二极管模块，所述短路保护方法包括：基于每个所述光伏逆变器的设计容量、各光伏组件的额定功率以及每路串联的光伏组件的个数计算光伏组件的总路数；基于光伏组件的总路数以及每路光伏组件的短路电流计算出直流侧流过所述防逆二极管模块的最大额定电流；以及基于所述直流母排正负极输出端之间的最大反向电压以及所述最大额定电流进行所述防逆二极管模块的设定，使得所述防逆二极管模块的通态平均电流大于所述最大额定电流，且使得所述防逆二极管模块的反向重复峰值电压大于所述最大反向电压。

【技术特征摘要】
1.一种单路MPPT并网用的光伏逆变器系统的短路保护方法，其特征在于，所述光伏逆变器系统包括多个并联的光伏逆变器，多个所述光伏逆变器通过各自的直流母排连接到光伏组件，所述光伏逆变器包括开关模块，所述开关模块的正极连接端与所述直流母排的正极输出端之间、以及所述开关模块的负极连接端与所述直流母排的负极输出端之间均串接有防逆二极管模块，所述短路保护方法包括：基于每个所述光伏逆变器的设计容量、各光伏组件的额定功率以及每路串联的光伏组件的个数计算光伏组件的总路数；基于光伏组件的总路数以及每路光伏组件的短路电流计算出直流侧流过所述防逆二极管模块的最大额定电流；以及基于所述直流母排正负极输出端之间的最大反向电压以及所述最大额定电流进行所述防逆二极管模块的设定，使得所述防逆二极管模块的通态平均电流大于所述最大额定电流，且使得所述防逆二极管模块的反向重复峰值电压大于所述最大反向电压。2.根据权利要求1所述的短路保护方法，其特征在于，所述光伏逆变器还包括用于对所述防逆二极管模块进行散热的散热器，计算出各所述防逆二极管模块的总功耗；基于所总功耗、所述防逆二极管模块内部至外壳的热阻参数、外壳至所述散热器的热阻参数以及预定的环境温度，计算出所述散热器的热阻以及散热功率。3.根据权利要求2所述的短路保护方法，其特征在于，所述计算出各所述防逆二极管模块的总功耗，具体包括：基于所述防逆二极管模块的伏安特性曲线求出斜率电阻以及门槛电压；计算出流过所述防逆二极管模块的通态电流在一个周期内的平均值以及方均根值；基于所述斜率电阻、门槛电压以及所述通态电流的平均值和方均根值计算出所述防逆二极管模块的总功耗。4.根据权利要求2或3所述的短路保护方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊峰，刘炳，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