【技术实现步骤摘要】
光伏发电系统直流并联电弧保护及定位系统和方法
[0001]本专利技术涉及光伏设备保护
,具体涉及一种光伏发电系统直流并联电弧保护及定位系统和方法。
技术介绍
[0002]直流供电的光伏发电系统通常高达1000V甚至1500V的系统电压,若发生接点脱落、器件老化、绝缘破裂、接地不良等现象,容易发生直流电弧故障(包括串联电弧和并联电弧),直流电弧故障可能引发火灾事故不仅会损坏光伏发电系统,同时还威胁到住宅建筑、工商业设施、公共设施等的安全。鉴于光伏发电系统直流电弧故障的危害性,政府要求直流电压高于80V的屋顶光伏发电系统必须配备串联直流电弧故障断路器,以在发生直流电弧时断开电路减少由于电弧故障引起的火灾危害。然而,光伏发电系统在产生串联电弧或并联电弧时电流通常达不到如直流电弧故障断路器等电弧保护装置的跳闸电流,因此电弧不能被及时熄灭。
[0003]串联电弧,又称拉弧,串联电弧通常由组件间电缆插头接触不良、组串电缆与汇流箱或者逆变器的连接不牢靠等原因造成。并联电弧主要由线路破损引起的正负极性导体短接,或者光伏组串电缆之间短接引起的。当组串电缆被机械挤压或磨损时,在正负极之间,或者不同组串之间就会产生电弧放电,这就是并联电弧故障。还有一种情况也会导致并联电弧,当系统出现串联电弧没有及时处理时,串联电弧的热量烧坏电缆绝缘层,也会产生并联电弧。通过切断光伏发电系统直流母线或相应光伏组串可以熄灭串联故障电弧,然而却无法熄灭并联故障电弧,甚至可能导致更大的电流通过电弧通路,使电弧燃烧更加剧烈。
[0004]目前 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光伏发电系统直流并联电弧保护及定位方法,其特征在于,包括步骤:S1,光伏发电系统中的功率优化器检测到其输出电压低于一定阈值时,判定电路发生并联电弧故障,所述功率优化器对应的子控制模块控制故障点位的功率优化器从MPPT工作模式切换为安全工作模式,以自动快速断开电弧故障前级的光伏组件,并将对应控制的所述功率优化器的运行模式信息发送给中央控制模块;S2,所述中央控制模块解析出所述运行模式信息中携带的处于安全工作模式下的所述功率优化器的所处位置实现对所述故障点位的定位。2.一种光伏发电系统直流并联电弧保护及定位系统,可实现如权利要求1所述的光伏发电系统直流并联电弧保护及定位方法,其特征在于,所述系统包括用于在检测到光伏发电系统的电流检测点位发生并联电弧故障时,对应控制故障点位的前级的功率优化器从MPPT工作模式切换到安全工作模式的若干个子控制模块以及与各所述子控制模块通信连接的中央控制模块,所述子控制模块执行安全工作模式切换的控制动作后将对应控制的所述功率优化器的运行模式信息发送给所述中央控制模块,所述中央控制模块解析出所述运行模式信息中携带的处于安全工作模式下的所述功率优化器的所处位置实现对所述故障点位的定位。3.根据权利要求2所述的光伏发电系统直流并联电弧保护及定位系统,其特征在于,所述子控制模块控制所述故障点位的前级的所述功率优化器切换为安全工作模式的方法为:光伏发电系统中的功率优化器检测到其输出电压低于一定阈值时,判定电路发生并联电弧故障,安全工作模式下,所述功率优化器的子控制模块驱动所述功率优化器中的第一开关(20)关断,并驱动第二开关(30)导通,以控制所述功率优化器接入的光伏发电单元停止输出光伏功率,从而实现将所述功率优化器的运行状态切换到安全工作模式下;所述功率优化器包括所述子控制模块(10)、所述第一开关(20)、所述第二开关(30)、输入电容Cin、输出电容Cout和储能电感L;所述第一开关(20)的栅极连接所述子控制模块的HD
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driver管脚;所述第二开关(30)的栅极连接所述子控制模块的LD
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driver管脚;所述储能电感L的一端连接所述第一开关(20)的源极,另一端连接所述输出电容Cout的一端,所述输出电容Cout的另一端连接至所述第二开关(30)的源极;所述输入电容Cin并接在所述光伏发电单元的正输出端和负输出端之间。4.根据权利要求3所述的光伏发电系统直流并联电弧保护及定位系统,其特征在于,所述子控制模块为双工作模式BUCK功率优化ASIC芯片,芯片内部包括最大功率跟踪电路、基准电压产生电路、模式控制电路、驱动控制电路、通讯接口电路和芯片内部供电电路;所述最大功率跟踪电路包括电压电流检测单元、乘法器与最大功率跟踪处理单元,所述电压电流检测单元用于采集接入的所述光伏发电单元的输出电压和输出电流;所述乘法器用于将所述电压电流检测单元采集到的所述输出电压和所述输出电流相乘,得到所述光伏发电单元的输出功率;所述最大功率跟踪处理单元的输入端连接所述乘法器的输出端,用于跟踪所述光伏发电单元的最大功率点;所述基准电压产生电路用于利用所述芯片内部供电电路的供电向所述最大功率跟踪电路提供用于确定占空比信号的基准电压以及向所述模式控制电路提供用于模式控制的基准电压,所述功率优化器运行在MPPT工作模式下时,所述子控制模块根据所述占空比信
号控制所述第一开关(20)、所述第二开关(30)的通断,以实现对接入的所述光伏发电单元的最大功率跟踪;所述模式控制电路的信号输出端连接所述双工作模式BUCK功率优化ASIC芯片的Mode管脚,芯片外围的低电压保护及安全修调电路(100)的第一信号输入端(101)连接所述Mode管脚,第二信号输入端(102)连接芯片的VDD管脚,信号输出端连接安全修调控制模块,当所述功率优化器的输出电压低于所述基准电压达到第一阈值时,所述子控制模块控制所述功率优化器运行在安全工作模式下,当所述功率优化器的输出电压高于所述基准电压达到第二阈值时,所述子控制模块控制所述功率优化器运行在MPPT工作模式;所述驱动控制电路包括逻辑控制单元、第...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈维,宋悦,
申请(专利权)人:江苏旭迈思电源科技有限公司,
类型:发明
国别省市:
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