CN113176480B - 一种直流电弧检测电路、自检方法及逆变器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种直流电弧检测电路、自检方法及逆变器，以实现在直流电弧检测电路自检过程中精准定位故障点。该直流电弧检测电路包括直流电弧检测电路本体和自检电路，所述自检电路包括自检控制电路、第一故障点检测电路和第二故障点检测电路，其中：所述自检控制电路，用于在检测到直流源供电***上电但尚未启动运行时，控制两个故障点检测电路开始工作，以及在检测到直流源供电***启动运行时，控制两个故障点检测电路退出工作；所述第一故障点检测电路，用于检测直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路是否故障；所述第二故障点检测电路，用于检测直流电弧检测电路本体中的电流互感器的副边绕组是否断线。

Description

一种直流电弧检测电路、自检方法及逆变器

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种直流电弧检测电路、自检方法及逆变器。

背景技术

在直流源供电***(例如光伏发电***)中，由于接线端子(例如光伏组件之间的接线端子)松脱、老化、接触不良等原因引发的直流电弧是影响***安全运行的关键因素之一，因此有必要配备直流电弧检测电路。

直流电弧检测电路的结构图如图1所示，包括：顺次相连的电流互感器CT、副边电阻Rarc、带通滤波放大电路和处理器；电流互感器CT取样之后经副边电阻Rarc转换成电压信号，然后经带通滤波放大电路进行滤波放大后送入处理器，由处理器判断取样点是否产生了直流电弧。

直流电弧检测电路故障时会造成误判断，因此直流电弧检测电路有必要在直流源供电***启动运行前进行自检。但是现有的自检电路无法精准定位故障点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种直流电弧检测电路、自检方法及逆变器，以实现在直流电弧检测电路自检过程中精准定位故障点。

一种直流电弧检测电路，包括直流电弧检测电路本体和自检电路，所述自检电路包括自检控制电路、第一故障点检测电路和第二故障点检测电路，其中：

所述自检控制电路，用于在检测到直流源供电***上电但尚未启动运行时，控制两个故障点检测电路开始工作，以及在检测到直流源供电***启动运行时，控制两个故障点检测电路退出工作；

所述第一故障点检测电路，用于检测直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路是否故障；

所述第二故障点检测电路，用于检测直流电弧检测电路本体中的电流互感器的副边绕组是否断线。

可选的，所述自检控制电路包括比较电路、开关电路和第一直流电源；

所述开关电路一端接所述第一直流电源，另一端接两个故障点检测电路；

所述比较电路，用于将串联在直流源供电***主电路中的电流传感器输出的直流电压Vi_sum与基准电压V_ref作比较，如果Vi_sum＞V_ref，控制所述开关电路关断，从而使两个故障点检测电路退出工作；如果Vi_sum≤V_ref，控制所述开关电路开通，从而使两个故障点检测电路开始工作。

可选的，所述比较电路包括比较器U1、第一电阻R1和第二电阻R2，其中：

比较器U1由所述第一直流电源供电；

第一电阻R1和第二电阻R2相串联后接在所述第一直流电源与地之间；

比较器U1的同相输入端接直流电压Vi_sum；

比较器U1的反相输入端接第一电阻R1与第二电阻R2的连结点，此连结点电压为基准电压V_ref；

比较器U1的输出端接入所述开关电路的控制端。

可选的，所述开关电路包括P型开关管Q1和第三电阻R3，其中：

P型开关管Q1的控制极作为所述开关电路的控制端；

P型开关管Q1的电能输入极接所述第一直流电源；

第三电阻R3连接在P型开关管Q1的控制极与电能输入极之间；

P型开关管Q1的电能输出极接入两个故障点检测电路。

可选的，所述开关电路还包括第一电容C1，第一电容C1连接在P型开关管Q1的控制极与地之间。

可选的，所述第一故障点检测电路包括：脉冲信号发生电路，并复用直流电弧检测电路本体中的处理器；

所述脉冲信号发生电路，用于在所述自检控制电路的控制下开始工作后，生成硬件周期信号并输出到直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路；

所述处理器，用于在判断得到所述带通滤波放大电路的输出信号符合预期时，判定所述带通滤波放大电路无故障。

可选的，所述脉冲信号发生电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3，其中：

第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7的一端作为所述脉冲信号发生电路的电源端，接入所述自检控制电路；

第四电阻R4的另一端接第二电容C2的一端和第一NPN三极管Q2的集电极，第五电阻R5的另一端接第二电容C2的另一端和第二NPN三极管Q3的基极，第七电阻R7的另一端接第二NPN三极管Q3的集电极和第三电容C3的一端，第六电阻R6的另一端接第三电容C3的另一端和第一NPN三极管Q2的基极，第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的发射极均接地；

第一NPN三极管Q2的集电极和第二NPN三极管Q3的集电极作为所述脉冲信号发生电路的两个输出端口，输出两路互补导通的硬件周期信号。

可选的，所述第二故障点检测电路复用所述电流互感器的副边绕组，采样副边绕组两端电压；其中，所述副边绕组的个数为一个。

可选的，所述第二故障点检测电路在所述自检控制电路的控制下开始工作后，向直流电弧检测电路主体中的副边电阻两端施加电压，而在退出工作后副边电阻两端无压差；

所述第二故障点检测电路利用自身放大电路对采样得到的副边绕组两端电压进行放大并输出至直流电弧检测电路主体中的处理器；

所述处理器用于在所述放大电路的输出电压大于阈值时，判定所述副边绕组断线。

可选的，所述放大电路独立设置，或者所述放大电路集成在所述直流电弧检测电路主体中的带通滤波放大电路内。

可选的，所述第二故障点检测电路包括：第二直流电源、所述放大电路和二极管，并复用所述直流电弧检测电路主体中的处理器以及电流互感器的副边绕组；

所述二极管的阳极作为电压源输入端，接入所述自检控制电路；

所述放大电路包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和运算放大器U2，其中：

所述二极管的负极接第八电阻R8的一端和所述副边绕组的一端，第八电阻R8的另一端接第十电阻R10的一端和运算放大器U2的同相输入端；第十电阻R10的另一端接地；

运算放大器U2的反相输入端接第九电阻R9的一端和第十一电阻R11的一端，第九电阻R9的另一端接所述第二直流电源和所述副边绕组的另一端；第十一电阻R11的另一端接运算放大器U2的输出端。

一种逆变器，包括：上述任一种直流电弧检测电路；所述直流电弧检测电路安装在逆变器直流侧，用于检测逆变器直流侧的光伏组件之间是否产生直流电弧。

一种直流电弧检测电路的自检方法，包括：

在检测到直流源供电***上电但尚未启动运行时，控制第一故障点检测电路和第二故障点检测电路开始工作；

在检测到直流源供电***启动运行时，控制第一故障点检测电路和第二故障点检测电路退出工作；

其中，第一故障点检测电路开始工作，是指第一故障点检测电路开始检测直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路是否故障；第二故障点检测电路开始工作，是指第二故障点检测电路开始检测直流电弧检测电路本体中的电流互感器的副边绕组是否断线。

可选的，所述第一故障点检测电路开始检测直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路是否故障，包括：

第一故障点检测电路生成硬件周期信号并输出到直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路；

直流电弧检测电路本体中的处理器在判断得到所述带通滤波放大电路的输出信号符合预期时，判定所述带通滤波放大电路无故障。

可选的，所述第二故障点检测电路开始检测直流电弧检测电路本体中的电流互感器的副边绕组是否断线，包括：

向副边电阻两端施加电压源，然后对副边电阻两端电压进行放大后输出至直流电弧检测电路本体中的处理器；

所述处理器用于在所述放大电路的输出电压大于阈值时，判定所述副边绕组断线。

从上述的技术方案可以看出，当直流源供电***上电后但尚未启动运行时，自检电路自动对直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路和电流互感器副边绕组这两个常见故障点进行独立测试，从而精准定位故障点；当直流源供电***启动运行后，自检电路自动退出测试，避免了对直流电弧检测电路本体的正常工作造成干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的一种直流电弧检测电路结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种直流电弧检测电路结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种自检控制电路结构示意图；

图4为本发明实施例公开的一种第一故障点检测电路结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种第二故障点检测电路与电流互感器CT副边绕组接线示意图；

图6为本发明实施例公开的一种第二故障点检测电路结构示意图；

图7为本发明实施例公开的一种直流电弧检测电路具体拓扑结构示意图；

图8为本发明实施例公开的一种直流电弧检测电路的自检方法流程图；

图9为本发明实施例公开的第一故障点检测电路工作流程示意图；

图10为本发明实施例公开的第二故障点检测电路工作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种直流电弧检测电路，包括：如图1所示的直流电弧检测电路本体以及如图2所示的自检电路。该自检电路包括自检控制电路1、第一故障点检测电路2和第二故障点检测电路3，其中：

自检控制电路1，用于在检测到直流源供电***上电但尚未启动运行时，控制第一故障点检测电路2和第二故障点检测电路3开始工作，以及在检测到直流源供电***启动运行时，控制第一故障点检测电路2和第二故障点检测电路3退出工作；

第一故障点检测电路2，用于检测直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路是否故障；

第二故障点检测电路3，用于检测直流电弧检测电路本体中的电流互感器CT副边绕组是否断线。

具体的，带通滤波放大电路故障和电流互感器CT副边绕组断线，是直流电弧检测电路本体的两个常见故障。直流源供电***上电至启动运行需要一定时间，在该时间内，自检电路自动对直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路和电流互感器CT副边绕组这两个常见故障点进行独立测试(图2中带箭头的虚线指向两个故障点检测电路各自的测试对象)，从而精准定位究竟是带通滤波放大电路还是电流互感器CT副边绕组出现了故障；当直流源供电***启动运行后，自检电路自动退出测试，这样就避免了对直流电弧检测电路本体的正常工作造成干扰。

可选的，如图3所示，自检控制电路1具体包括比较电路100、开关电路200和第一直流电源Vdd，其中：

开关电路200一端接第一直流电源Vdd，另一端同时接入第一故障点检测电路2和第二故障点检测电路3；

比较电路100，用于将串联在直流源供电***主电路中的电流传感器输出的直流电压Vi_sum与基准电压V_ref作比较，如果Vi_sum＞V_ref，控制开关电路200关断，从而使第一故障点检测电路2和第二故障点检测电路3退出工作；如果Vi_sum≤V_ref，控制开关电路200开通，从而使第一故障点检测电路2和第二故障点检测电路3开始工作。

上述自检控制电路1的工作原理如下：

直流源供电***上电后但尚未启动运行时，直流源供电***主电路上流过的电流为零或者很小，此时串联在直流源供电***主电路中的电流传感器对该电流信号取样后输出的直流电压Vi_sum为零或者很小。而直流源供电***启动运行后，直流源供电***主电路上有较大电流流过，串联在直流源供电***主电路中的电流传感器对该电流信号取样后输出直流电压Vi_sum较大。基于此，比较电路100通过将直流电压Vi_sum与基准电压V_ref作比较来获知直流源供电***是否已启动运行，具体为：如果直流电压Vi_sum＞基准电压V_ref，说明直流源供电***已启动运行；如果直流电压Vi_sum≤基准电压V_ref，说明直流源供电***即将启动运行。

比较电路100在判定直流源供电***即将启动运行后，控制开关电路200开通，第一故障点检测电路2和第二故障点检测电路3因接通第一直流电源Vdd而自动开始工作。比较电路100在判定直流源供电***已启动运行后，控制开关电路200关断，第一故障点检测电路2和第二故障点检测电路3因第一直流电源Vdd输出断路而自动退出工作。

可选的，仍参见图3，比较电路100包括比较器U1、第一电阻R1和第二电阻R2，其中：

比较器U1由第一直流电源Vdd供电；

第一电阻R1和第二电阻R2相串联后接在第一直流电源Vdd与地GND之间；

比较器U1的同相输入端接直流电压Vi_sum；

比较器U1的反相输入端接第一电阻R1与第二电阻R2的连结点，此连结点电压为基准电压V_ref；

比较器U1的输出端接入开关电路200的控制端。

具体的，当直流电压Vi_sum＞基准电压V_ref时，比较器U1输出高电平，控制开关电路200关断；当直流电压Vi_sum≤基准电压V_ref时，比较器U1输出低电平，控制开关电路200开通。另外，通过调节R1和R2的阻值可调节基准电压V_ref大小。

可选的，仍参见图3，开关电路200包括P型开关管Q1和第三电阻R3，其中：

P型开关管Q1的控制极作为开关电路200的控制端；

P型开关管Q1的电能输入极接第一直流电源Vdd；

第三电阻R3连接在P型开关管Q1的控制极与电能输入极之间；

P型开关管Q1的电能输出极接入第一故障点检测电路2和第二故障点检测电路3。

具体的，当P型开关管Q1的控制极输入高电平时，P型开关管Q1的控制极电位被第三电阻R3上拉到高电平，P型开关管Q1关断；当P型开关管Q1的控制极输入低电平时，P型开关管Q1开通。

P型开关管Q1可以为PNP型三极管、P型IGBT或PMOS管等，并不局限。图3仅以P型开关管Q1为PNP型三极管作为示例，此时P型开关管Q1的控制极、电能输入极、电能输出极分别为PNP型三极管的基级、发射级和集电极。

可选的，仍参见图3，开关电路200还包括第一电容C1，第一电容C1连接在P型开关管Q1的控制极与地GND之间，用于实现输入稳压。

可选的，在上述公开的任一实施例中，参见图4，第一故障点检测电路2具体包括：脉冲信号发生电路300，并复用直流电弧检测电路本体中的处理器；

脉冲信号发生电路300，用于在自检控制电路1的控制下开始工作后，生成硬件周期信号并输出到直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路；

所述处理器，用于在判断得到所述带通滤波放大电路的输出信号符合预期时，判定所述带通滤波放大电路无故障。

上述第一故障点检测电路2的工作原理如下：

当直流源供电***即将启动运行时，脉冲信号发生电路300在自检控制电路的控制下开始工作，生成硬件周期信号并输出到直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路，该硬件周期信号再经所述带通滤波放大电路进行滤波放大后输出到处理器；如果带通滤波放大电路无故障，则带通滤波放大电路输出到处理器的信号波形必然符合预期，否则，带通滤波放大电路输出到处理器的信号波形将不符合预期，处理器便是据此判断带通滤波放大电路是否故障。

带通滤波放大电路故障时，直流电弧检测电路自检不通过，直流源供电***禁止运行，待检修通过后才可以恢复运行。当直流源供电***启动运行后，第一故障点检测电路2自动退出工作，避免了对直流电弧检测电路本体的正常工作造成干扰(如果脉冲信号发生电路300仍继续工作，则脉冲信号发生电路300输出信号会和直流电弧检测电路本体正常工作时输入的谐波信号混在一起，导致直流电弧检测电路本体无法正常检测有无直流电弧)。

可选的，脉冲信号发生电路300生成的硬件周期信号的路数为至少一路，其波形可以是常见的方波或正弦波等。现以生成两路方波信号Sig 1和Sig 2为例，给出脉冲信号发生电路300相应的电路拓扑图。

仍参见图4，脉冲信号发生电路300包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3，其中：

第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7的一端作为脉冲信号发生电路300的电源端，接入自检控制电路1；

第四电阻R4的另一端接第二电容C2的一端和第一NPN三极管Q2的集电极，第五电阻R5的另一端接第二电容C2的另一端和第二NPN三极管Q3的基极，第七电阻R7的另一端接第二NPN三极管Q3的集电极和第三电容C3的一端，第六电阻R6的另一端接第三电容C3的另一端和第一NPN三极管Q2的基极，第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的发射极均接地GND；

第一NPN三极管Q2的集电极和第二NPN三极管Q3的集电极作为脉冲信号发生电路300的两个输出端口，输出两路互补导通的硬件周期信号Sig 1和Sig 2。

上述脉冲信号发生电路300的工作原理如下：

当直流源供电***即将启动运行时，自检控制电路1控制脉冲信号发生电路300接通电源Vdd，通过电阻R5和R6同时向两个三极管Q2和Q3的基极提供电流。虽然两个三极管Q2和Q3型号一样且对称安装，但电路参数和两个三极管本身总会存在微小的差异，也就是说Q2和Q3的导通程度不可能完全相同，假设Q2导通快些，则Sig 1点的电压就会降的快些。这个微小的差异将被Q3放大并反馈到Q2的基极，再经过Q2的放大，形成连锁反应，迅速导致Q2饱和，Q3截止，Sig 1点变成低电平，Sig 2点变成高电平。

Q2饱和后相当于一个接通的开关，电容C2通过Q2放电，C3通过Q2充电。随着C2的放电，由于有第一直流电源Vdd的作用，Q3的基极电压逐渐升高，当Sig 1点电压达到0.7V后，Q3开始导通进入放大区，电路中又会立刻出现连锁反应，迅速的使得Q3饱和，Q2截止，Sig 2点电位变低电平，Sig 1点电位变高电平。这个时候电容C3放电，C2充电。这一充放电过程又会使Q2重新饱和，Q3截止。如此周而复始，形成硬件周期信号。通过调节电容C2和C3的大小，可以调节Sig 1和Sig 2信号的频率。

可选的，在上述公开的任一实施例中，参见图5，第二故障点检测电路3复用电流互感器CT的副边绕组，采样副边绕组两端电压；其中，所述副边绕组的个数为一个。

可选的，仍参见图5，第二故障点检测电路3在自检控制电路1的控制下开始工作后，向直流电弧检测电路主体中的副边电阻Rarc两端施加电压，而在退出工作后副边电阻Rarc两端无压差；

第二故障点检测电路3通过自身放大电路对采样得到的副边绕组两端电压进行放大并输出至直流电弧检测电路主体中的处理器；

所述处理器用于在所述放大电路的输出电压大于阈值时，判定副边绕组断线。

上述第二故障点检测电路3的工作原理如下：

在直流源供电***即将启动运行时，分以下两种情况：

1)如果电流互感器CT正常接入直流电弧检测电路主体中，则副边绕组Rarc两端电压等于电流互感器CT副边绕组两端电压，此时第二故障点检测电路3采样信号电压基本为零，所以放大电路400输出电压CT-Sig基本为零；

2)如果直流电弧检测电路中的电流互感器CT断线，则副边绕组Rarc两端电压也即采样信号电压明显大于零，所以放大电路400输出电压CT-Sig明显大于零。

而直流源供电***已启动运行后，不管直流电弧检测电路中的电流互感器CT是否断线，放大电路400两个输入端电压之差为零，所以放大电路400输出电压CT-Sig为零。

基于此，处理器可以通过判断放大电路的输出电压大于阈值时，判定所述副边绕组断线。

可选的，所述放大电路可以独立设置，或者所述放大电路也可以集成在所述直流电弧检测电路主体中的带通滤波放大电路内。

可选的，参见图6，第二故障点检测电路3包括：第二直流电源Vcc、放大电路400和二极管D1，并复用所述直流电弧检测电路主体中的处理器以及电流互感器的副边绕组；

二极管D1的阳极作为电压源输入端，接入自检控制电路1；

放大电路400包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和运算放大器U2，其中：

二极管D1的负极接第八电阻R8的一端和所述副边绕组的一端，第八电阻R8的另一端接第十电阻R10的一端和运算放大器U2的同相输入端，第十电阻R10的另一端接地GND；

运算放大器U2的反相输入端接第九电阻R9的一端和第十一电阻R11的一端，第九电阻R9的另一端接第二直流电源Vcc和所述副边绕组的另一端，第十一电阻R11的另一端接运算放大器U2的输出端，运算放大器U2的输出电压记为CT_sig。

上述放大电路400互感器检测电路为标准差分电路，实际应用的时候，一般取R8＝R9以及R10＝R11，此时CT_Sig＝(Varc-Vcc)*(1+R10/R8)。

图6所示第二故障点检测电路3的工作原理如下：

在直流源供电***即将启动运行时，二极管D1的阳极接收到电压源信号，此时分以下两种情况：

1)如果直流电弧检测电路中的电流互感器CT正常接入直流电弧检测电路中，则流过二极管D1的电流主要经电流互感器CT副边绕组流到第二直流电源Vcc，此时二极管D1阴极电位Varc与第二直流电源Vcc之间的压差基本为零，所以放大电路400输出电压CT-Sig基本为零；

2)如果直流电弧检测电路中的电流互感器CT断线，则流过二极管D1的电流经电流互感器CT副边电阻Rarc流到第二直流电源Vcc，此时二极管D1阴极电位Varc与第二直流电源Vcc之间的压差明显大于零，所以放大电路400输出电压CT-Sig明显大于零。

而直流源供电***已启动运行后，二极管D1的阳极不会接收到电压源信号，此时不管直流电弧检测电路中的电流互感器CT是否断线，二极管D1的阴极电位Varc都会被拉到Vcc，此时放大电路400两个输入端电压之差为零，所以放大电路400输出电压CT-Sig为零。基于此，处理器可以通过判断放大电路的输出电压大于阈值时，判定所述副边绕组断线。

图7给出了直流电弧检测电路的一种具体拓扑结构。需要说明的是，上述给出的各电路具体拓扑结构仅是作为一个示例，而并不局限。例如，比较电路100也可以不使用运放，使用其他逻辑器件，如与门，与非门和或门等逻辑芯片器件来判定是否启动自检。

此外，本发明实施例还公开了一种逆变器，包括：上述公开的任一种直流电弧检测电路；所述直流电弧检测电路安装在逆变器直流侧，用于检测逆变器直流侧的光伏组件之间是否产生直流电弧。

其中，电流互感器Ct和副边电阻Rarc等安装于在逆变器的组串检测板(组串检测板是用于检测组串电流等参数的面板，该面板上还可能叠加滤波电路等)上，带通滤波放大电路、处理器、直流电弧检测电路等安装于逆变器内的控制板上。

本申请所述的直流源供电***例如是以光伏组件作为直流源的光伏发电***，但并不局限。本申请所述的第一直流电源Vdd、第二直流电源Vcc为芯片电源。

与上述实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种直流电弧检测电路的自检方法，如图8所示，包括：

步骤S01：在直流源供电***上电后，控制第一故障点检测电路和第二故障点检测电路开始工作，之后进入步骤S02。

步骤S02：判断直流源供电***是否启动运行，若是，进入步骤S03，若否，返回步骤S01。

步骤S03：控制第一故障点检测电路和第二故障点检测电路退出工作。

其中，第一故障点检测电路开始工作，是指第一故障点检测电路开始检测直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路是否故障；第二故障点检测电路开始工作，是指第二故障点检测电路开始检测直流电弧检测电路本体中的电流互感器的副边绕组是否断线。

可选的，所述第一故障点检测电路工作流程如图9所示，包括：

步骤S11：第一故障点检测电路生成硬件周期信号并输出到直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路；

步骤S12：直流电弧检测电路本体中的处理器判断所述带通滤波放大电路的输出信号是否符合预期，若是，进入步骤S13，若否，进入步骤S14时，

步骤S13：判定所述带通滤波放大电路无故障。

步骤S14：判定所述带通滤波放大电路故障。

可选的，所述第二故障点检测电路工作流程如图10所示，包括：

步骤S21：向副边电阻两端施加电压源，然后对副边电阻两端电压进行放大后输出至直流电弧检测电路本体中的处理器；

步骤S22：所述处理器判断所述放大电路的输出电压是否大于阈值，若所述放大电路的输出电压大于阈值时，进入步骤S23，若否，进入步骤S24。

步骤S23：判定所述副边绕组断线。

步骤S24：判定所述副边绕组未断线。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的电路相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见电路部分说明即可。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的不同对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种直流电弧检测电路，包括直流电弧检测电路本体和自检电路，其特征在于，所述自检电路包括自检控制电路、第一故障点检测电路和第二故障点检测电路，其中：

所述自检控制电路，用于在检测到直流源供电***上电但尚未启动运行时，控制两个故障点检测电路开始工作，以及在检测到直流源供电***启动运行时，控制两个故障点检测电路退出工作；

所述第一故障点检测电路，用于检测直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路是否故障；

所述第二故障点检测电路，用于检测直流电弧检测电路本体中的电流互感器的副边绕组是否断线；

所述自检控制电路包括比较电路、开关电路和第一直流电源；

所述开关电路一端接所述第一直流电源，另一端接两个故障点检测电路；

所述比较电路，用于将串联在直流源供电***主电路中的电流传感器输出的直流电压Vi_sum与基准电压V_ref作比较，如果Vi_sum＞V_ref，控制所述开关电路关断，从而使两个故障点检测电路退出工作；如果Vi_sum≤V_ref，控制所述开关电路开通，从而使两个故障点检测电路开始工作。

2.根据权利要求1所述的直流电弧检测电路，其特征在于，所述比较电路包括比较器U1、第一电阻R1和第二电阻R2，其中：

比较器U1由所述第一直流电源供电；

第一电阻R1和第二电阻R2相串联后接在所述第一直流电源与地之间；

比较器U1的同相输入端接直流电压Vi_sum；

比较器U1的反相输入端接第一电阻R1与第二电阻R2的连结点，此连结点电压为基准电压V_ref；

比较器U1的输出端接入所述开关电路的控制端。

3.根据权利要求2所述的直流电弧检测电路，其特征在于，所述开关电路包括P型开关管Q1和第三电阻R3，其中：

P型开关管Q1的控制极作为所述开关电路的控制端；

P型开关管Q1的电能输入极接所述第一直流电源；

第三电阻R3连接在P型开关管Q1的控制极与电能输入极之间；

P型开关管Q1的电能输出极接入两个故障点检测电路。

4.根据权利要求3所述的直流电弧检测电路，其特征在于，所述开关电路还包括第一电容C1，第一电容C1连接在P型开关管Q1的控制极与地之间。

5.根据权利要求1所述的直流电弧检测电路，其特征在于，所述第一故障点检测电路包括：脉冲信号发生电路，并复用直流电弧检测电路本体中的处理器；

所述脉冲信号发生电路，用于在所述自检控制电路的控制下开始工作后，生成硬件周期信号并输出到直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路；

所述处理器，用于在判断得到所述带通滤波放大电路的输出信号符合预期时，判定所述带通滤波放大电路无故障。

6.根据权利要求5所述的直流电弧检测电路，其特征在于，所述脉冲信号发生电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3，其中：

第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7的一端作为所述脉冲信号发生电路的电源端，接入所述自检控制电路；

第四电阻R4的另一端接第二电容C2的一端和第一NPN三极管Q2的集电极，第五电阻R5的另一端接第二电容C2的另一端和第二NPN三极管Q3的基极，第七电阻R7的另一端接第二NPN三极管Q3的集电极和第三电容C3的一端，第六电阻R6的另一端接第三电容C3的另一端和第一NPN三极管Q2的基极，第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的发射极均接地；

第一NPN三极管Q2的集电极和第二NPN三极管Q3的集电极作为所述脉冲信号发生电路的两个输出端口，输出两路互补导通的硬件周期信号。

7.根据权利要求1所述的直流电弧检测电路，其特征在于，所述第二故障点检测电路复用所述电流互感器的副边绕组，采样副边绕组两端电压；其中，所述副边绕组的个数为一个。

8.根据权利要求7所述的直流电弧检测电路，其特征在于，所述第二故障点检测电路在所述自检控制电路的控制下开始工作后，向直流电弧检测电路主体中的副边电阻两端施加电压，而在退出工作后副边电阻两端无压差；

所述第二故障点检测电路利用自身放大电路对采样得到的副边绕组两端电压进行放大并输出至直流电弧检测电路主体中的处理器；

所述处理器用于在所述放大电路的输出电压大于阈值时，判定所述副边绕组断线。

9.根据权利要求8所述的直流电弧检测电路，其特征在于，所述放大电路独立设置，或者所述放大电路集成在所述直流电弧检测电路主体中的带通滤波放大电路内。

10.根据权利要求9所述的直流电弧检测电路，其特征在于，所述第二故障点检测电路包括：第二直流电源、所述放大电路和二极管，并复用所述直流电弧检测电路主体中的处理器以及电流互感器的副边绕组；

所述二极管的阳极作为电压源输入端，接入所述自检控制电路；

所述放大电路包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和运算放大器U2，其中：

所述二极管的负极接第八电阻R8的一端和所述副边绕组的一端，第八电阻R8的另一端接第十电阻R10的一端和运算放大器U2的同相输入端；第十电阻R10的另一端接地；

运算放大器U2的反相输入端接第九电阻R9的一端和第十一电阻R11的一端，第九电阻R9的另一端接所述第二直流电源和所述副边绕组的另一端；第十一电阻R11的另一端接运算放大器U2的输出端。

11.一种逆变器，其特征在于，包括：权利要求1-10中任一项所述的直流电弧检测电路；所述直流电弧检测电路安装在逆变器直流侧，用于检测逆变器直流侧的光伏组件之间是否产生直流电弧。

12.一种直流电弧检测电路的自检方法，其特征在于，包括：

自检控制电路在检测到直流源供电***上电但尚未启动运行时，控制第一故障点检测电路和第二故障点检测电路开始工作；

所述自检控制电路在检测到直流源供电***启动运行时，控制第一故障点检测电路和第二故障点检测电路退出工作；

其中，第一故障点检测电路开始工作，是指第一故障点检测电路开始检测直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路是否故障；第二故障点检测电路开始工作，是指第二故障点检测电路开始检测直流电弧检测电路本体中的电流互感器的副边绕组是否断线；

所述自检控制电路包括比较电路、开关电路和第一直流电源；

所述开关电路一端接所述第一直流电源，另一端接两个故障点检测电路；

所述比较电路，用于将串联在直流源供电***主电路中的电流传感器输出的直流电压Vi_sum与基准电压V_ref作比较，如果Vi_sum＞V_ref，控制所述开关电路关断，从而使两个故障点检测电路退出工作；如果Vi_sum≤V_ref，控制所述开关电路开通，从而使两个故障点检测电路开始工作。

13.根据权利要求12的直流电弧检测电路的自检方法，其特征在于，所述第一故障点检测电路开始检测直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路是否故障，包括：

第一故障点检测电路生成硬件周期信号并输出到直流电弧检测电路本体中的带通滤波放大电路；

直流电弧检测电路本体中的处理器在判断得到所述带通滤波放大电路的输出信号符合预期时，判定所述带通滤波放大电路无故障。

14.根据权利要求12的直流电弧检测电路的自检方法，其特征在于，所述第二故障点检测电路开始检测直流电弧检测电路本体中的电流互感器的副边绕组是否断线，包括：

向副边电阻两端施加电压源，然后对副边电阻两端电压进行放大后输出至直流电弧检测电路本体中的处理器；

所述处理器用于在所述放大电路的输出电压大于阈值时，判定所述副边绕组断线。

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