专利名称：具有防反接功能的光伏并网逆变器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种光伏并网逆变器，尤其涉及一种具有防反接功能的光伏并网逆变器及其控制方法。
背景技术：
随着石油、煤炭等资源的不断减少，以及全球气候变暖的严峻形势，绿色环保且蕴藏量极其丰富的太阳能、风能等可再生自然能源越来越受到人们的青睐。近期随着技术的进步，利用太阳能进行光伏发电也越来越广泛。在太阳能的光伏应用中，光伏并网发电是太阳能光伏应用的重要发展趋势，己成为光伏应用的主要形式。随着市场上光伏逆变器的广泛应用，其安全性也成为关注的焦点之一。光伏并网逆变器主要是将光伏组件输出的直流电转化为与电网同频同相同幅值的交流电，如果直流输入反接会导致逆变器内部损坏，在设计中需要采取一定的措施来防止这种情况的发生。一般我们会采用在直流侧加入防反二极管，利用二极管的单向导电性来防止反接带来的损坏。其结构如图1所示。它能够利用二极管的单向导电性在直流输入反接的时候保护系统，但是在逆变器正常运行后，防反二极管会有一定的管压降，小功率的IV以下，大功率的可能达到2V左右，它不仅造成逆变器的母线电压的降低，对逆变器的控制产生影响，当电流流过此二极管后，还会产生大量的功率损失，造成系统整体效率降低，在二极管处还会发热，设计时还得考虑其散热问题。还有一种改进设计是利用接触器或者继电器在逆变器正常工作时旁路防反二极管，如图2所示。此种方式消除了防反二极管的管压降带来的功率损耗、发热等影响，但是它仍然存在很大的弊端，第一当光伏输入上电的时候，由于后级滤波电容的存在，会产生很大的充电电流，尤其是对于大功率的逆变器，滤波电容的容值很大，它会在电容充电过程中大量热损耗产生，引起电容的温度升高，降低电容的寿命。第二 逆变器不能保证接触器或继电器是否处于正常工作状态，一旦其发生故障而不能正常吸合，工作电流仍然流过二极管，二极管必须考虑散热和容量的问题，它的选型得符合逆变器的额定电流要求，造成了成本的上升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有具有防反接功能光伏并网逆变器的不足，提供一种结构简单、安全可靠性高、对元器件要求较低的具有防反接功能的光伏并网逆变器及其控制方法。本发明的具有防反接功能的光伏并网逆变器，包括逆变单元、控制单元、滤波电容、防反接单元，所述防反接单元与逆变单元的一个输入端连接，所述滤波电容跨接于逆变单元的两个输入端之间，所述光伏并网逆变器还包括与控制单元信号连接的电压采样电路，用于对滤波电容两端的电压进行采样并将采样结果传输至控制单元；所述防反接电路包括限流电阻、防反二极管、旁路可控开关，限流电阻与防反二极管串联，旁路可控开关与限流电阻和防反二极管所构成的串联电路并联，旁路可控开关的控制端与控制单元信号连接。
所述旁路可控开关可以是继电器或接触器。一种如上所述具有防反接功能的光伏并网逆变器的控制方法，包括以下步骤 步骤1、光伏并网逆变器上电，控制单元通过电压采样电路对滤波电容两端电压进行检
测，当滤波电容两端电压达到稳态时，控制单元控制所述旁路可控开关导通；
步骤2、控制单元通过电压采样电路检测旁路可控开关导通后滤波电容两端的电压，并判断旁路可控开关导通前后滤波电容两端的电压变化是否在(Δυ_ ε ) (AU+ε)之间，如是，则控制所述逆变单元启动，否则，不启动逆变单元并报警；其中，ε为预设的误差修正值，Δ U根据下式得到 AP
AU= — +VD ，
式中，P为所述光伏并网逆变器空载状态下的功率损耗，Ul为旁路可控开关导通前滤波电容两端的电压，W为限流电阻的阻值，VD为防反二极管的导通压降。所述滤波电容两端电压达到稳态，可采用以下两种方法判断
第一种方法判断电压采样电路采样得到的滤波电容两端电压的变化是否小于一预设的阈值，如是，则判断滤波电容两端电压达到稳态；如否，则未达到稳态。第二种方法从光伏并网逆变器上电起经过一段预设的时间，滤波电容两端电压达到稳态。相比现有技术，本发明具有以下有益效果
1、由于逆变器在直流上电的时候有较大的充电电流对电容充电，引起电容的温升，降低了电容的寿命，采用功率电阻限流充电，不仅减小了充电电流对电容的冲击，还能够选择较小容量的防反二极管，降低成本。2、逆变器在直流上电后控制旁路可控开关闭合的时候，若因某种原因或可控开关故障而导致可控开关没有正常闭合，当逆变器工作后，会在防反二极管处产生功耗，防反二极管散热不好就会导致其损坏，导致系统不可靠工作，利用测量闭合旁路可控开关前后滤波电容端电压的变化，来判断接触器或继电器是否正常工作，从而判断逆变器能否正常启动，提高了系统的可靠性。3、电路结构简单，控制容易实现。
图1为一种现有的具有防反接功能的光伏并网逆变器的结构示意图； 图2为另一种现有的具有防反接功能的光伏并网逆变器的结构示意图； 图3为本发明的具有防反接功能的光伏并网逆变器的结构示意图4为本发明控制方法的流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明
本发明的具有防反接功能的光伏并网逆变器，其结构如图3所示，包括逆变单元、控制单元、滤波电容Cl、防反接单元，防反接单元与逆变单元的一个输入端连接(图中所示为与正输入端连接的情形)，所述滤波电容Cl跨接于逆变单元的两个输入端之间，所述光伏并网逆变器还包括与控制单元信号连接的电压采样电路，用于对滤波电容Cl两端的电压进行采样并将采样结果传输至控制单元；所述防反接电路包括限流电阻R、防反二极管D、旁路可控开关S,限流电阻R与防反二极管D串联，旁路可控开关S与限流电阻R和防反二极管 D所构成的串联电路并联，旁路可控开关S的控制端与控制单元信号连接。控制单元通过电压采样电路对滤波电容Cl两端的电压进行监测，并根据监测结果对逆变单元和防反接单元中的旁路可控开关进行控制，控制过程如图4所示，包括以下步骤
步骤1、光伏并网逆变器上电，控制单元通过电压采样电路对滤波电容Cl两端电压进行检测，当滤波电容Cl两端电压达到稳态时，控制单元控制所述旁路可控开关S导通；
步骤2、控制单元通过电压采样电路检测旁路可控开关S导通后滤波电容Cl两端的电压，并判断旁路可控开关S导通前后滤波电容Cl两端的电压变化是否在(△ U- ε广 (AU+O之间，如是，则控制所述逆变单元启动，否则，不启动逆变单元并报警；其中，ε为预设的误差修正值，Δ U根据下式得到
权利要求
1.一种具有防反接功能的光伏并网逆变器，包括逆变单元、控制单元、滤波电容、防反接单元，所述防反接单元与逆变单元的一个输入端连接，所述滤波电容跨接于逆变单元的两个输入端之间，其特征在于，所述光伏并网逆变器还包括与控制单元信号连接的电压采样电路，用于对滤波电容两端的电压进行采样并将采样结果传输至控制单元；所述防反接电路包括限流电阻、防反二极管、旁路可控开关，限流电阻与防反二极管串联，旁路可控开关与限流电阻和防反二极管所构成的串联电路并联，旁路可控开关的控制端与控制单元信号连接。
2.如权利要求1所述具有防反接功能的光伏并网逆变器，其特征在于，所述旁路可控开关为继电器或接触器。
3.如权利要求1或2所述光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1、光伏并网逆变器上电，控制单元通过电压采样电路对滤波电容两端电压进行检测，当滤波电容两端电压达到稳态时，控制单元控制所述旁路可控开关导通；步骤2、控制单元通过电压采样电路检测旁路可控开关导通后滤波电容两端的电压，并判断旁路可控开关导通前后滤波电容两端的电压变化是否在(Δυ_ ε ) (AU+ε)之间，如是，则控制所述逆变单元启动，否则，不启动逆变单元并报警；其中，ε为预设的误差修正值，Δ U根据下式得到AU=m+VD ’式中，P为所述光伏并网逆变器空载状态下的功率损耗，Ui为旁路可控开关导通前滤波电容两端的电压，W为限流电阻的阻值，VD为防反二极管的导通压降。
4.如权利要求3所述光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于，所述滤波电容两端电压达到稳态，根据以下方法判断判断电压采样电路采样得到的滤波电容两端电压的变化是否小于一预设的阈值，如是，则滤波电容两端电压达到稳态；如否，则未达到稳态。
5.如权利要求3所述光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于，所述滤波电容两端电压达到稳态，根据以下方法判断从光伏并网逆变器上电起经过一段预设的时间，滤波电容两端电压达到稳态。
全文摘要
本发明公开了一种具有防反接功能的光伏并网逆变器。该光伏并网逆变器包括逆变单元、控制单元、滤波电容、防反接单元，防反接单元与逆变单元的一个输入端连接，滤波电容跨接于逆变单元的两个输入端之间，所述光伏并网逆变器还包括与控制单元信号连接的电压采样电路，用于对滤波电容两端的电压进行采样并将采样结果传输至控制单元；所述防反接电路包括限流电阻、防反二极管、旁路可控开关，限流电阻与防反二极管串联，旁路可控开关与限流电阻和防反二极管所构成的串联电路并联，旁路可控开关的控制端与控制单元信号连接。本发明还公开了一种上述光伏并网逆变器的控制方法。相比现有技术，本发明具有结构简单、安全可靠性高、对元器件要求低等优点。
文档编号H02M1/36GK102403888SQ20111038014
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者李志鹏, 王剑国, 王峰, 谭飞 申请人:常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂)