CN209963948U - 避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置 - Google Patents

避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，所述避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置包括并联在正直流母线和负直流母线之间的控制单元以及功率吸收单元；所述控制单元的控制信号输出端与所述功率吸收单元的控制信号输入端连接；所述控制单元，用于在所述正直流母线和所述负直流母线之间的电压大于阈值电压的情况下，输出第一控制信号控制所述功率吸收单元停止工作；还用于在所述正直流母线和所述负直流母线之间的电压不大于阈值电压的情况下，输出第二控制信号控制所述功率吸收单元工作。本申请通过控制单元控制功率吸收单元；解决了现有光伏逆变器的辅助电源反复启动的问题；装置的低温性能好、故障率低、可靠性高。

Description

避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置。
背景技术
当辅助电源从光伏逆变器直流母线取电时，在早晨、黄昏及阴雨等弱光情况下，光伏电池板的带载能力很弱，无法满足辅助电源的正常功率消耗，辅助电源会出现反复启动和关机。这是由光伏电池板的输出特性决定的：弱光时，光伏电池板输出电压达到辅助电源启动电压，但是光伏电池板此时的带载能力很弱，辅助电压启动后，由于光伏电池板的功率不足，会导致辅助电源关机；辅助电源关机后，光伏电池板的输出电压又恢复到开口电压，开口电压满足辅助电源启动电压，辅助电源再次启动，如此反复造成辅助电源在弱光时的反复启动。
为了解决上述问题，如图1所示，一般是通过增加的功率吸收单元来避免光伏逆变器的辅助电源反复启动。请参考图2所示，图2为图1的具体实现电路。图中Q1的驱动信号为辅助电源辅助绕组输出电压，弱光下，辅助电源没有启动，Q1截止，Q2导通，功率吸收单元工作。随着光照强度慢慢加大，光伏电池板的输出电压加大，当光伏电池板的输出电压达到辅助电源的启动电压后，辅助电源启动，Q1导通，Q2截止，功率吸收单元停止工作。由于功率吸收单元从光伏电池板负载中切除，从而光伏电池板有足够的功率满足辅助电源的正常工作，即辅助电源启动后不会出现反复启停的现象。
上述解决方案存在的问题是：功率吸收单元是否工作完全依靠辅助电源来控制，辅助电源电路复杂，其故障概率较高；若辅助电源出现故障或异常后，Q1无法正常导通，导致功率吸收单元一直处于工作状态，当光伏很强时，功率吸收单元吸收的功率远远超过其正常吸收能力，会造成功率吸收单元损坏，甚至有起火风险；另外，在低温条件下，辅助电源往往无法正常启动，导致功率吸收单元将常时间处于工作状态，同样会造成功率吸收单元损坏，甚至有起火风险。
实用新型内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，以解决现有光伏逆变器的辅助电源反复启动的问题。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供的一种避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，所述避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置包括并联在正直流母线和负直流母线之间的控制单元以及功率吸收单元；
所述控制单元的控制信号输出端与所述功率吸收单元的控制信号输入端连接；
所述控制单元，用于在所述正直流母线和所述负直流母线之间的电压大于阈值电压的情况下，输出第一控制信号控制所述功率吸收单元停止工作；还用于在所述正直流母线和所述负直流母线之间的电压不大于阈值电压的情况下，输出第二控制信号控制所述功率吸收单元工作。
在一种可能的实施方式中，所述控制单元包括基准电压产生电路、分压电路和比较电路；
所述基准电压产生电路，用于产生基准电压；
所述分压电路，用于根据所述正直流母线和所述负直流母线之间的电压生成分压电压；
所述比较电路，用于比较所述基准电压和所述分压电压，根据比较结果通过所述比较电路的控制信号输出端输出所述第一控制信号或者所述第二控制信号。
在一种可能的实施方式中，所述基准电压产生电路包括可调式并联稳压器、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；
所述第一电阻的一端与所述正直流母线连接，所述第一电阻的另一端与所述可调式并联稳压器的第一端连接；所述第二电阻的一端与所述可调式并联稳压器的第一端连接，所述第二电阻的另一端与所述可调式并联稳压器的第二端连接；所述第三电阻的一端与所述可调式并联稳压器的第二端连接，所述第三电阻的另一端与所述负直流母线连接；所述可调式并联稳压器的第三端与所述负直流母线连接。
在一种可能的实施方式中，所述分压电路包括串联连接的第四电阻和第五电阻。
在一种可能的实施方式中，所述比较电路包括比较器、第六电阻、第七电阻以及第八电阻；
所述比较器的正输入端接入所述分压电压；所述比较器的负输入端接入所述基准电压；所述第六电阻的一端接入所述基准电压，所述第六电阻的另一端与所述比较器的输出端连接；所述第七电阻的一端与所述比较器的输出端连接，所述第七电阻的另一端与所述第八电阻连接；所述第八电阻的另一端与所述负直流母线连接；所述第七电阻的另一端为所述控制信号输出端。
在一种可能的实施方式中，所述功率吸收单元包括第一开关管、第二开关管、第九电阻、第十电阻；
所述第一开关管的第一端为所述功率吸收单元的控制信号输入端；所述第一开关管的第二端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述正直流母线连接；所述第一开关管的第三端与所述负直流母线连接；所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的第二端连接；所述第二开关管的第二端与所述第十电阻连接，所述第十电阻的另一端与所述正直流母线连接；所述第二开关管的第三端与所述负直流母线连接。
在一种可能的实施方式中，所述第十电阻的另一端与所述正直流母线之间串联连接过流保护器件或者过热保护器件。
本申请实施例的避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，通过控制单元控制功率吸收单元；解决了现有光伏逆变器的辅助电源反复启动的问题；避免了低温条件下或者辅助电源故障失效后，辅助电源无法正常工作导致吸收功率单元长期运行带来的起火等故障风险；装置的低温性能好、故障率低、可靠性高。
附图说明
图1为现有技术提供的一种避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置结构示意图；
图2为现有技术提供的一种避免光伏逆变器辅助电源反复启动的电路结构示意图；
图3为本申请实施例的一种避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置结构示意图；
图4为本申请实施例的一种避免光伏逆变器辅助电源反复启动的电路结构示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图3所示，本申请实施例提供一种避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，所述避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置包括并联在正直流母线和负直流母线之间的控制单元以及功率吸收单元；
所述控制单元的控制信号输出端与所述功率吸收单元的控制信号输入端连接；
所述控制单元，用于在所述正直流母线和所述负直流母线之间的电压大于阈值电压的情况下，输出第一控制信号控制所述功率吸收单元停止工作；还用于在所述正直流母线BUS+和所述负直流母线BUS-之间的电压不大于阈值电压的情况下，输出第二控制信号控制所述功率吸收单元工作。
在本实施例中，所述控制单元包括基准电压产生电路、分压电路和比较电路；
所述基准电压产生电路，用于产生基准电压；
所述分压电路，用于根据所述正直流母线BUS+和所述负直流母线BUS-之间的电压生成分压电压；
所述比较电路，用于比较所述基准电压和所述分压电压，根据比较结果通过所述比较电路的控制信号输出端输出所述第一控制信号或者所述第二控制信号。
请参考图4所示，所述基准电压产生电路包括可调式并联稳压器T1、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3；
所述第一电阻R1的一端与所述正直流母线BUS+连接，所述第一电阻R1的另一端与所述可调式并联稳压器T1的第一端(图中的1所示)连接；所述第二电阻R2的一端与所述可调式并联稳压器T1的第一端连接，所述第二电阻的另一端与所述可调式并联稳压器T1的第二端(图中的2所示)连接；所述第三电阻R3的一端与所述可调式并联稳压器T1的第二端(图中的2所示)连接，所述第三电阻R3的另一端与所述负直流母线BUS-连接；所述可调式并联稳压器T1的第三端(图中的3所示)与所述负直流母线BUS-连接。其中，所述第二电阻R2的一端输出的是基准电压Vref。
在本实施例中，可调式并联稳压器T1可采用TL431。
请参考图4所示，所述分压电路包括串联连接的第四电阻R4和第五电阻R5。
请参考图4所示，所述比较电路包括比较器T2、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8；
所述比较器T2的正输入端接入所述分压电压；所述比较器T2的负输入端接入所述基准电压Vref；所述第六电阻R6的一端接入所述基准电压Vref，所述第六电阻R6的另一端与所述比较器T2的输出端连接；所述第七电阻R7的一端与所述比较器T2的输出端连接，所述第七电阻R7的另一端与所述第八电阻R8连接；所述第八电阻R8的另一端与所述负直流母线BUS-连接；所述第七电阻R7的另一端为所述控制信号输出端。
请参考图4所示，所述功率吸收单元包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第九电阻R9、第十电阻R10；
所述第一开关管Q1的第一端(图中的1所示)为所述功率吸收单元的控制信号输入端；所述第一开关管Q1的第二端(图中的2所示)与所述第九电阻R9的一端连接，所述第九电阻R9的另一端与所述正直流母线BUS+连接；所述第一开关管Q1的第三端(图中的3所示)与所述负直流母线BUS-连接；所述第二开关管Q2的第一端(图中的1所示)与所述第一开关管Q1的第二端(图中的2所示)连接；所述第二开关管Q2的第二端(图中的2所示)与所述第十电阻R10连接，所述第十电阻R10的另一端与所述正直流母线BUS+连接；所述第二开关管Q2的第三端(图中的3所示)与所述负直流母线BUS-连接。
请再参考图4所示，所述第十电阻R10的另一端与所述正直流母线BUS+之间串联连接过流保护器件Z1或者过热保护器件Z1。
为了更好地阐述本实施例，以下结合图4对装置的工作过程进行说明：
1、光照由弱逐渐变强：
控制单元通过可调式并联稳压器T1产生基准电压VREF，用于控制功率吸收单元的投入与切除。
弱光下，光伏板输出电压极低，远远没有达到辅助电源的启动电压V1，可调式并联稳压器T1无法正常工作，无论功率吸收单元切除与投入与否，都不影响辅助电源的反复启动功能。
光照强度逐渐加大到可调式并联稳压器T1正常工作，但未达到功率吸收单元切除电压阀值V2，比较器T2输出为低电平，Q1截止，Q2导通，功率吸收单元投入。
光伏板电压增加到大于V2时，比较器T2输出为高电平，Q1导通，Q2截止，功率吸收单元切除。
光伏板电压继续增加到大于V1(V1≥V2)时，辅助电源启动，由于光伏板能量足够，故辅助电源不会出现反复启动问题。
2、光照由强逐渐变弱：
光照较强，光伏板输出电压很高(辅助电源工作)，比较器T2输出高电平，Q1导通，Q2截止，功率吸收单元被切除。
光照变弱，由于光伏板输出功率不足，辅助电源关断。
辅助电源关断后，光伏板输出电压升高并达到辅助电源启动电压，辅助电源再次启动，由于光伏板功率不足，光伏板输出电压很快就会低于V2，即母线电压≤V2，比较器T2输出为低电平，Q1截止，Q2导通，功率吸收单元投入。
本申请实施例的避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，通过控制单元控制功率吸收单元；解决了现有光伏逆变器的辅助电源反复启动的问题；避免了低温条件下或者辅助电源故障失效后，辅助电源无法正常工作导致吸收功率单元长期运行带来的起火等故障风险；装置的低温性能好、故障率低、可靠性高。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，其特征在于，所述避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置包括并联在正直流母线和负直流母线之间的控制单元以及功率吸收单元；
所述控制单元的控制信号输出端与所述功率吸收单元的控制信号输入端连接；
所述控制单元，用于在所述正直流母线和所述负直流母线之间的电压大于阈值电压的情况下，输出第一控制信号控制所述功率吸收单元停止工作；还用于在所述正直流母线和所述负直流母线之间的电压不大于阈值电压的情况下，输出第二控制信号控制所述功率吸收单元工作。
2.根据权利要求1所述的避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，其特征在于，所述控制单元包括基准电压产生电路、分压电路和比较电路；
所述基准电压产生电路，用于产生基准电压；
所述分压电路，用于根据所述正直流母线和所述负直流母线之间的电压生成分压电压；
所述比较电路，用于比较所述基准电压和所述分压电压，根据比较结果通过所述比较电路的控制信号输出端输出所述第一控制信号或者所述第二控制信号。
3.根据权利要求2所述的避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，其特征在于，所述基准电压产生电路包括可调式并联稳压器、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；
所述第一电阻的一端与所述正直流母线连接，所述第一电阻的另一端与所述可调式并联稳压器的第一端连接；所述第二电阻的一端与所述可调式并联稳压器的第一端连接，所述第二电阻的另一端与所述可调式并联稳压器的第二端连接；所述第三电阻的一端与所述可调式并联稳压器的第二端连接，所述第三电阻的另一端与所述负直流母线连接；所述可调式并联稳压器的第三端与所述负直流母线连接。
4.根据权利要求2所述的避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，其特征在于，所述分压电路包括串联连接的第四电阻和第五电阻。
5.根据权利要求2所述的避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，其特征在于，所述比较电路包括比较器、第六电阻、第七电阻以及第八电阻；
所述比较器的正输入端接入所述分压电压；所述比较器的负输入端接入所述基准电压；所述第六电阻的一端接入所述基准电压，所述第六电阻的另一端与所述比较器的输出端连接；所述第七电阻的一端与所述比较器的输出端连接，所述第七电阻的另一端与所述第八电阻连接；所述第八电阻的另一端与所述负直流母线连接；所述第七电阻的另一端为所述控制信号输出端。
6.根据权利要求1所述的避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，其特征在于，所述功率吸收单元包括第一开关管、第二开关管、第九电阻、第十电阻；
所述第一开关管的第一端为所述功率吸收单元的控制信号输入端；所述第一开关管的第二端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述正直流母线连接；所述第一开关管的第三端与所述负直流母线连接；所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的第二端连接；所述第二开关管的第二端与所述第十电阻连接，所述第十电阻的另一端与所述正直流母线连接；所述第二开关管的第三端与所述负直流母线连接。
7.根据权利要求6所述的避免光伏逆变器的辅助电源反复启动的装置，其特征在于，所述第十电阻的另一端与所述正直流母线之间串联连接过流保护器件或者过热保护器件。
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