一种光伏发电系统的保护装置、保护方法及光伏发电系统制造方法及图纸

本申请公开了一种光伏发电系统的保护装置、保护方法及光伏发电系统,涉及光伏发电技术领域。其中，该保护装置包括：接口、保护开关、直流母线和控制器；所述装置通过所述接口连接至少两个光伏单元，所述至少两个光伏单元在所述装置内部与所述直流母线耦合以形成至少两个支路，每个所述支路至少连接有一个所述光伏单元；所述保护开关，用于断开全部或部分所述光伏单元与所述直流母线的连接，使至多三个所述光伏单元直接并联；控制器用于当根据支路或直流母线的参数检测值确定光伏发电系统发生故障时，控制保护开关断开。利用该装置，能够在光伏发电系统出现故障时有效保护光伏单元和线路，并且功率损耗低。并且功率损耗低。并且功率损耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电系统的保护装置、保护方法及光伏发电系统


[0001]本申请涉及光伏发电
，尤其涉及一种光伏发电系统的保护装置、短路保护方法及光伏发电系统。

技术介绍

[0002]光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能转变为电能的一种技术。光伏发电系统通常可以包括光伏单元、逆变器、交流配电设备等。其中，为了获得较高的输出电压或输出电流，光伏单元通常由多个光伏组件通过一定的串并联方式形成。为了提高光伏发电系统的发电效率，光伏单元会连接具有独立MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)功能的器件以提高光伏发电系统的发电效率。
[0003]目前，为了提升光伏发电系统的直流配比(光伏单元的功率与逆变器的输入功率的比值)，通常每路MPPT器件连接至少两路光伏单元。以一路光伏单元出现短路或者光伏单元所在线路出现短路为例，此时短路电流为连接的其它路的光伏单元的输出电流之和，当连接的其它路的光伏单元数量仅为1时，由于短路电流较小，光伏单元和线路可以耐受此短路电流。但是当连接的其它路的光伏单元的数量为2或者更多时，短路电流较大，为了保护光伏单元和线路，可以在光伏单元的正输出端和/或负输出端串联熔断器，通过使熔断器熔断以保护光伏单元和线路。
[0004]但是，由于熔断器的熔断电流一般较高，而每路光伏单元的输出电流较低，因此多路光伏单元的短路电流之和难以达到熔断器熔断电流，导致熔断器并不能有效的保护光伏单元和线路，并且熔断器的内阻较大，还会导致光伏发电系统存在较大的功率损耗。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种光伏发电系统的保护装置、保护方法及光伏发电系统，能够在光伏发电系统故障时有效保护光伏单元和线路，并且功率损耗低。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种光伏发电系统的保护装置，应用于光伏发电系统，该装置包括：接口、保护开关、直流母线和控制器；所述装置通过接口连接至少两个光伏单元，所述至少两个光伏单元在所述装置内部与所述直流母线并联以形成至少两个支路，每个所述支路至少连接有一个所述光伏单元；保护开关用于断开全部或部分光伏单元与直流母线的连接，以使至多三个所述光伏单元直接并联。控制器当根据支路或直流母线的参数检测值确定光伏发电系统发生故障时，控制保护开关断开。
[0007]由于该装置的保护开关在断开时使至多三个光伏单元直接并联。因此，当一个光伏单元可以承受两个光伏单元输出的电流时，当存在光伏单元出现故障时，至多有两个正常的光伏单元向其输出电流，此时电流在该故障的光伏单元的承受范围内，进而保护光伏组件和线路不会损坏。并且由于只在电路中增加了保护开关，相较于熔断器电阻小，降低了光伏系统的损率损耗。此外，由于不再使用熔断器，原先用于内置熔断器的Y线束不需再设置于光伏发电系统的逆变器或者直流汇流箱的下部，而可以配置在光伏单元侧，从而还降
低了电缆成本。
[0008]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，参数检测值为反向电流值，控制器具体用于当存在支路的反向电流值大于第一电流值时，确定光伏发电系统存在故障。
[0009]当支路存在较大的反向电流时，表征此时其它支路输出的直流电向该支路进行反灌，即可确定该支路出现了短路故障。
[0010]结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述装置通过所述接口连接至少三个光伏单元，其中，至多两个所述光伏单元直接并联连接所述直流母线，其余每个所述光伏单元分别与至少一个所述保护开关串联后再并联连接所述直流母线。
[0011]在一些实施例中，光伏单元或线路只能承受一个光伏单元的输出电流，当至多两个所述光伏单元直接并联连接所述直流母线时，若存在光伏单元出现短路故障，至多有一个正常的光伏单元向其输出短路电流，其余光伏单元均可直接断开，此时短路电流在该故障的光伏单元的承受范围内，进而保护光伏组件和线路不会损坏。
[0012]结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述装置通过所述接口连接至少三个光伏单元，其中，至多三个所述光伏单元直接并联连接所述直流母线，其余每个所述光伏单元分别与至少一个所述保护开关串联后再并联连接所述直流母线。
[0013]在一些实施例中，光伏单元或线路的可以承受两个光伏单元的输出电流，因此当至多三个所述光伏单元直接并联连接所述直流母线时，若存在光伏单元出现短路故障，至多有两个个正常的光伏单元向其输出短路电流，其余光伏单元均可直接断开，此时短路电流在该故障的光伏单元的承受范围内，进而保护光伏组件和线路不会损坏。
[0014]结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，所述装置通过所述接口连接三个光伏单元，其中，两个光伏单元直接并联连接所述直流母线，另一个光伏单元与至少一个所述保护开关串联后并联连接所述直流母线。控制器能够在出现短路故障时控制保护开关断开，进而保护了光伏系统中的光伏单元和线路。
[0015]结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，所述装置通过所述接口连接三个光伏单元，其中，两个光伏单元分别与至少一个所述保护开关串联后并联连接所述直流母线，另一个光伏单元直接并联连接所述直流母线。控制器能够在出现短路故障时控制保护开关断开，使得流入出现短路故障的光伏单元的电流为零，进而保护了光伏系统中的光伏单元和线路。
[0016]结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，所述装置通过所述接口连接四个光伏单元，其中，两个光伏单元先并联再与至少一个所述保护开关串联，然后并联连接所述直流母线，其它两个光伏单元直接并联连接所述直流母线。控制器能够在出现短路故障时控制保护开关断开，进而保护了光伏系统中的光伏单元和线路。
[0017]结合第一方面，在第六种可能的实现方式中，所述装置通过所述接口连接四个光伏单元，其中，两个光伏单元直接并联，其余两个光伏单元分别与至少一个所述保护开关串联后再与所述两个光伏单元并联，然后并联接入所述直流母线。控制器能够在出现短路故障时控制保护开关断开，进而保护了光伏系统中的光伏单元和线路。
[0018]结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，所述装置通过所述接口连接四个光伏单元，其中，一个光伏单元与至少一个所述保护开关串联后并联连接所述直流母线，另外三个光伏单元直接并联连接所述直流母线。此时光伏单元或线路的可以承受两个光伏单元
的输出电流，控制器能够在出现短路故障时控制保护开关断开，进而保护了光伏系统中的光伏单元和线路。
[0019]结合第一方面，在第八种可能的实现方式中，所述装置通过所述接口连接四个光伏单元，其中，三个光伏单元先并联再与至少一个所述保护开关串联，然后并联连接所述直流母线，另一个光伏单元直接并联连接所述直流母线。此时光伏单元或线路的可以承受两个光伏单元的输出电流，控制器能够在出现短路故障时控制保护开关断开，进而保护了光伏系统中的光伏单元和线路。
[0020]结合第一方面，在第九种可能的实现方式中，当光伏单元与一个保护开关串联时，所述保护开关串联在所述光伏单元的正输出端或负输出端，控制保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏逆变器，其特征在于，包括多个直流
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直流DC
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DC变换电路、一个直流
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交流DC
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AC变换电路、多个旋转式直流隔离开关、直流母线以及多个接口；每一个所述DC
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DC变换电路用于通过所述直流母线和至少一个所述接口连接多个光伏单元；每一个旋转式直流隔离开关包括多个保护开关，所述多个保护开关连接在每一个DC
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DC的直流母线和所述多个接口之间，以控制所述每一个DC
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DC变换电路与所述多个光伏单元的导通和关断；每一个的DC
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DC变换电路通所述多个旋转式直流隔离开关中的一个或多个旋转式直流隔离开关连接所述多个光伏组件形成一支路，每个所述支路连接有两个并联连接的光伏单元或三个及以上并联连接的光伏单元；所述控制器，用于根据所述支路或直流母线的参数检测值，确定所述光伏逆变器发生故障时，控制所述旋转式直流隔离开关的所述多个保护开关全部或部分断开所述支路中的多个光伏单元与所述直流母线的连接，以在所述光伏逆变器发生故障时减少并联连接的所述光伏单元的数量，使所述多个光伏单元中至多三个所述光伏单元相互之间存在并联连接。2.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述参数检测值包括所述支路的反相电流值，所述控制器，用于当所述支路的反向电流值大于第一电流值时，确定所述光伏逆变器发生故障。3.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述控制器，用于当所述支路的参数检测值超过第一预设参数值范围，或当所述直流母线的参数检测值超过第二预设参数值范围时，确定所述光伏逆变器发生故障，控制所述旋转式直流隔离开关的所述多个保护开关全部或部分断开所述多个光伏单元与所述直流母线的连接。4.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述参数检测值包括所述直流母线的电流的绝对值，所述控制器，用于当所述直流母线的电流的绝对值大于第二电流值且所述直流母线的电压的绝对值小于第一电压值时，确定所述光伏逆变器发生故障，控制所述旋转式直流隔离开关的所述多个保护开关全部或部分断开所述多个光伏单元与所述直流母线的连接。5.根据权利要求1至4任一项所述的光伏逆变器，其特征在于，所述旋转式直流隔离开关包括两个保护开关，所述多个光伏单元的所有正输出端通过所述两个保护开关中的一个与一支路的DC
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DC变换电路的正输入端连接，所述多个光伏单元的所有负输出端通过所述两个保护开关中的另一个与所述支路的DC
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DC变换电路的负输入端连接，以通过所述两个保护开关实现所有所述多个光伏单元与所述支路的DC
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DC变换电路的导通和隔离关断。6.根据权利要求1至4任一项所述的光伏逆变器，其特征在于，所述旋转式直流隔离开关通过所述接口连接三个光伏单元，其中，两个光伏单元直接并联连接所述直流母线，另一个光伏单元通过所述旋转式直流隔离开关的一个保护开关串联连接所述直流母线。7.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述旋转式直流隔离开关通过所述接口连接三个光伏单元，其中，两个光伏单元分别与两个所述保护开关一一串联后并联连接所述直流母线，另一个光伏单元直接并联连接所述直流母线。8.根据权利要求1至4任一项所述的光伏逆变器，其特征在于，所述旋转式直流隔离开
关通过所述接口连接四个光伏单元，其中，两个或三个光伏单元先并联再与至少一个所述旋转式直流隔离开关的保护开关串联，然后并联连接所述直流母线，其它两个或一个光伏单元直接并联连接所述直流母线。9.根据权利要求1至4任一项所述的光伏逆变器，其特征在于，所述多个DC
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DC变换电路中至少一个所述DC
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DC电路的正输入端通过一旋转式直流隔离开关的保护开关连接所述至少二光伏单元对应的正输出端，所述至少一个所述DC
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DC变换电路的负输入端通过另一旋转式直流隔离开关的保护开关连接所述至少二光伏单元的相对另一输出端。10.根据权利要求1至4任一项所述的光伏逆变器，其特征在于，所述多个DC
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DC变换电路中至少一个所述DC
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DC变换电路的正输入端或者负输入端通过一旋转式直流隔离开关的保护开关连接所述至少二光伏单元对应的正输出端或者负输出端，所述至少一个所述DC
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DC变换电路的相对另一输入端通过多个旋转式直流隔离开关的保护开关分别一一连接所述至少二光伏单元的相对另一输出端。11.根据权利要求1至4任一项所述的光伏逆变器，其特征在于，所述多个光伏单元包括四个光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀锋，张彦忠，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：