CN205829150U - 光伏逆变器接地保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光伏逆变器接地保护装置，包括直流电压变送器、电压绝对值运算电路、直流电压比较器、继电器、控制电源和过流保护保险丝，该光伏逆变器接地保护装置使得光伏逆变器无论是需要正极接地，还是需要负极接地，无论是何种光伏组件需要多大保护电流保护，都可以正常运用，并能够保证接地保护工作有效可靠，提高了工作效率。

Description

光伏逆变器接地保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能光伏发电技术领域，特别是一种光伏逆变器接地保护装置。

背景技术

太阳能光伏发电***使用半导体光电原理，利用光伏组件把太阳光辐射能量转化为直流电，送入光伏逆变器，光伏逆变器把直流电转换为交流电，并入电网，完成能量转换和利用过程。

根据光伏组件类型不同，需要对光伏逆变器设置的正极或负极接地保护电路，保护漏电流不过大。如图1为负极接地保护装置的结构示意图，正极接地保护结构的原理一样，只是把正极接地。以负极接地装置为例说明其工作原理，如图1所示，光伏组件1依次连接直流侧滤波电容2、逆变回路3、交流侧滤波电容4和隔离变压器5，逆变回路3连接逆变器控制***，通过隔离变压器5隔离电网，屏蔽电网漏电流。光伏组件1正极对地正电压，负极对地电压为零，通常负极接地保护装置为：采用串联的两个负极接地保护保险丝：接地电阻R1和接地电阻R2，两接地电阻内分别设置撞针：撞针P1和撞针P2。其工作过程是：光伏组件1开始运行，如果各组件工作条件均匀一致，组件绝缘高，漏电流小于20mA，满足电池安全运行的要求。当组件工作在如下条件下，可能出现漏电流超标。包括：a，组件暴露于高温高湿条件下，绝缘会降低，性能出现劣化；b，由于光照辐射、温度、湿度或阴影遮挡等原因，组件工作条件出现不均匀，造成瞬时漏电流超标。c，可能有其它更复杂原因。结果就是漏电流超过20mA，烧毁保险丝触发撞针，通过撞针改变常开常闭状态并送出常闭信号给继电器控制***，继电器控制***发出停机信号。

上述方式存在的主要问题是：1，不同光伏组件类型对漏电流要求不同。比如：A-Si组件耐受2A电流，可直接使用机械撞针式结构保险丝；而CIGS组件只可耐受20mA电流，而20mA保险丝从机械结构上，目前没办法做到触发撞针结构。实际上，也就不可能使用这种结构。目前，使用的办法只能是使用1A保险丝，但实际运行组件技术要求，1A不满足安全运行的要求。2，组件可能是正极接地，还有可能是负极接地。比如背接触模块sunpower A-300，要求正极接地。一般负极接地和正极接地的结构是不通用的，需要更换。

实用新型内容

本实用新型针对现有的光伏逆变器采用串联的接地保护保险丝存在的问题，提供一种新型的光伏逆变器接地保护装置，通过设置直流电压变送器、电压绝对值运算电路和直流电压比较器，实现对光伏逆变器接地装置的保护，可适用于不同组件要求，包括不同漏电流、不同极性接地的要求。

本实用新型的技术方案如下：

一种光伏逆变器接地保护装置，其特征在于，包括直流电压变送器、电压绝对值运算电路、直流电压比较器、继电器、控制电源和过流保护保险丝，所述控制电源均连接直流电压变送器、电压绝对值运算电路和直流电压比较器的各相应的电源正极和负极，所述过流保护保险丝的一端与光伏逆变器的光伏组件的正极或负极相连，所述过流保护保险丝的另一端接地，所述过流保护保险丝的两端还连接直流电压变送器的输入正极和输入负极，直流电压变送器的输出端连接电压绝对值运算电路的输入端，所述电压绝对值运算电路的输出端连接直流电压比较器的检测端，所述直流电压比较器的输出端与继电器的输入端相连，所述继电器的输出端连接光伏逆变器的逆变器控制***。

所述控制电源采用24V直流控制电源。

在过流保护保险丝断开时，光伏逆变器直流正极或负极对地电压在±200V至±500V之间并输入至直流电压变送器，所述直流电压变送器的输出端电压在±1V至±15V之间。

所述电压绝对值运算电路的输出端对地电压在0至+15V以内。

所述直流电压比较器的基准电压设置在2V—4V之间。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型提供的光伏逆变器接地保护装置，通过设置直流电压变送器、电压绝对值运算电路、直流电压比较器、继电器、控制电源和过流保护保险丝，各组件协同工作，在过流保护保险丝断开后，直流电压变送器光伏逆变器的直流正极或负极对地电压隔离处理降至一定幅值范围，再由电压绝对值运算电路将电压转化为正的电压幅值范围，通过直流电压比较器接收后和自身的基准电压比较，在大于基准电压值时继电器接点由常开变为常闭并送出常闭信号给继电器控制***，继电器控制***发出停机信号控制光伏逆变器停机，保护动作。该光伏逆变器接地保护装置使得光伏逆变器无论是需要正极接地，还是需要负极接地，无论是何种光伏组件需要多大保护电流保护，都可以正常运用。能够实现在漏电流限制以内时光伏逆变器内的电路畅通，在漏电流超过熔断电流时接地断开，并发出信号给逆变器控制***，逆变器控制***控制逆变器自动停机。接地保护装置恢复后，继电器恢复常开信号。本实用新型的接地保护装置只采用了普通的过流保护保险丝如接地电阻即可，接地电阻内无需设置撞针，这就降低了过流保护保险丝的成本以及后期接地保护装置恢复的维护成本。并且该光伏逆变器接地保护装置适用范围广，能够保证接地保护工作有效可靠，提高了工作效率。

附图说明

图1为现有的光伏逆变器接地保护装置的结构示意图。

图2为本实用新型光伏逆变器接地保护装置的结构示意图。

图中各标号列示如下：

1－光伏组件；2－直流侧滤波电容；3－逆变回路；4－交流侧滤波电容；5－隔离变压器；R－过流保护保险丝；R1－接地电阻；R2－接地电阻；P1－撞针；P2－撞针。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明。

本实用新型涉及一种光伏逆变器接地保护装置，为设置于光伏逆变器(简称逆变器)的正极或负极的接地保护装置，如图2所示结构，逆变器的工作是利用光伏组件1把太阳光辐射能量转换为直流电，经直流侧滤波电容2、逆变回路3、交流侧滤波电容4和隔离变压器5，通过隔离变压器5隔离电网，屏蔽电网漏电流，最终该直流电转换为交流电输出，并入电网。逆变器控制***与逆变回路3相连。光伏逆变器接地保护装置，包括直流电压变送器、电压绝对值运算电路、直流电压比较器、继电器、控制电源和过流保护保险丝R，其中，过流保护保险丝R采用接地电阻R，无需设置撞针。直流电压变送器、电压绝对值运算电路和直流电压比较器均具有各自的电源正极和负极两端，各相应的电源正极和负极均连接控制电源，过流保护保险丝R的一端与光伏逆变器的光伏组件1的正极或负极相连，过流保护保险丝R的另一端接地，过流保护保险丝R的两端还连接直流电压变送器的输入正极和输入负极，即直流电压变送器的输入正极连接过流保护保险丝的正极端，直流电压变送器的输入负极连接过流保护保险丝的负极端，直流电压变送器的输出端连接电压绝对值运算电路的输入端，电压绝对值运算电路的输出端连接直流电压比较器的检测端，直流电压比较器的输出端与继电器的输入端相连，继电器的输出端连接光伏逆变器的逆变器控制***。

该光伏逆变器接地保护装置中的控制电源采用24V直流控制电源，直流电压比较器实现电压比较功能，即判断接地装置是否正常工作的标准是逆变器正极或负极接地端子对地电压是否超过一定限值，这个限值大小要根据***情况设定，这个限值可以称基准电压，该基准电压值可调，调节范围是0—30V，可用螺丝刀旋转可调电阻来调节，基准电压优选设置在2V—4V之间。超过基准电压，即判断保险断开，保护动作；不超过则判断保险丝正常工作。当接地保护电阻连通时，检测电压输入值为0，小于基准电压值，继电器接点是常开；当逆变器漏电流超过熔断电流，接地保护电阻熔断而断开时，保护电阻一端与接地点断开，此端直流电压立即浮动至DC100V以上(具体与组件类型和***容量有关)，优选地，光伏逆变器直流正极或负极对地电压在±200V至±500V之间并输入至直流电压变送器，直流电压变送器对接收的直流电压进行处理并且输出端电压控制在±1V至±15V之间，也就是说，通过直流电压变送器可以把保险丝断开后的逆变器直流正极或负极对地电压从±200V到±500V左右降到±1V到±15V之间；再由电压绝对值运算电路的输出端将电压转化为正电压，也就是说，也就是说，电压绝对值运算电路的工作可以把保险丝断开后的逆变器直流正极或负极对地电压控制在0至+15V以内，且无论正极或负极接地，输出端对地电压均控制在这个范围；直流电压比较器检测输入电压输入值大于0，比如是10V(具体和电压变送器设定比例有关)，基准电压值2V，大于基准电压值，继电器接点由常开变为常闭，并将常闭信号输入至继电器控制***，继电器控制***发出停机信号控制逆变器停机，保护动作。

需要说明的是，本实用新型公开的光伏逆变器接地保护装置实现接地保护所需过流保护保险丝的电流熔断值可以根据要求随意设定，不再有限制。实现接地保护装置保护动作后，电压比较电路装置中继电器会输出常闭信号；待接地保护装置恢复后，电压比较装置中继电器恢复常开信号。无论是正极还是负极接地，本保护装置都会正常工作。本实用新型光伏逆变器接地保护装置可以保证光伏逆变器接地保护工作有效可靠，而且降低了修护成本。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (5)

1.一种光伏逆变器接地保护装置，其特征在于，包括直流电压变送器、电压绝对值运算电路、直流电压比较器、继电器、控制电源和过流保护保险丝，所述控制电源均连接直流电压变送器、电压绝对值运算电路和直流电压比较器的各相应的电源正极和负极，所述过流保护保险丝的一端与光伏逆变器的光伏组件的正极或负极相连，所述过流保护保险丝的另一端接地，所述过流保护保险丝的两端还连接直流电压变送器的输入正极和输入负极，直流电压变送器的输出端连接电压绝对值运算电路的输入端，所述电压绝对值运算电路的输出端连接直流电压比较器的检测端，所述直流电压比较器的输出端与继电器的输入端相连，所述继电器的输出端连接光伏逆变器的逆变器控制***。

2.根据权利要求1所述的光伏逆变器接地保护装置，其特征在于，所述控制电源采用24V直流控制电源。

3.根据权利要求1或2所述的光伏逆变器接地保护装置，其特征在于，在过流保护保险丝断开时，光伏逆变器直流正极或负极对地电压在±200V至±500V之间并输入至直流电压变送器，所述直流电压变送器的输出端电压在±1V至±15V之间。

4.根据权利要求3所述的光伏逆变器接地保护装置，其特征在于，所述电压绝对值运算电路的输出端对地电压在0至+15V以内。

5.根据权利要求3所述的光伏逆变器接地保护装置，其特征在于，所述直流电压比较器的基准电压设置在2V—4V之间。