一种逆变器及其控制装置、控制方法及逆变器系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及逆变器领域，尤其涉及一种逆变器及其控制装置、控制方法及逆变器系统。
【背景技术】
[0002]太阳能(PV, photo-voltaic)电池把太阳的光能直接转化为电能，由于具有不受资源分布地域的限制，可在用电处就近发电、获取能源花费的时间短和能源质量高等优点而广泛应用。
[0003]太阳能逆变器(以下简称为逆变器)是采用PV电池供电的逆变器，其主要功能是将太阳能电池的直流电逆变成交流电。PV电池通过给母线(BUS)电容充电的形式给逆变器供电，而母线(BUS)电容两端的电压即为BUS电压，也就是说，BUS电压可用于为逆变器中的辅助源电路和逆变电路等供电，其中，辅助源电路可为逆变器内的各部件提供辅助供电，例如逆变电路。在PV电池接入逆变器的瞬间，逆变器的辅助源电路尚未启动，此时，PV电池以近似恒流源的形式给BUS电容充电，当BUS电压达到辅助源电路的启动电压时，辅助源电路启动，在这个过程中PV电池持续给BUS电容充电，直到BUS电压升高到PV电池的开路电压为止(但由于逆变器上会有很小的损耗，一般BUS电压升高到略小于PV电池的开路电压时即停止充电)，可知BUS电压与PV电池的开路电压相关联。
[0004]逆变器内部包括低压器件，为了防止这些低压器件被烧毁，逆变器的工作电压不宜过大，也即BUS电压不宜过大，进而PV电池的开路电压也不能太大。PV电池的开路电压被限制，则BUS电容的充电速度被限制，进而导致逆变器中辅助源电路和逆变电路的启动需要较长时间，使得逆变器的启动速度较慢。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供了一种逆变器及其控制装置、控制方法及逆变器系统，用于提高逆变器的启动速度。
[0006]第一方面，本发明提供了一种应用于逆变器的控制装置，可包括:
[0007]过压保护电路和检测电路；
[0008]检测电路，用于检测逆变器的母线BUS电压，并将检测到的BUS电压输入到过压保护电路，BUS电压是指BUS电容两端的电压，BUS电压用于为逆变器中的辅助源电路和逆变电路供电，辅助源电路用于为逆变电路提供辅助供电，BUS电容依靠太阳能PV电池供电；
[0009]过压保护电路，用于接收检测电路输入的BUS电压，当BUS电压大于或者等于第一阈值时，控制PV电池短路，使得PV电池停止给BUS电容供电，以使BUS电压下降；当BUS电压下降到第二阈值时，停止对PV电池的短路控制，使得PV电池继续给BUS电容供电，以使BUS电压上升，其中，第一阈值大于第二阈值，第一阈值小于或者等于逆变器的内部器件所能承受的最大工作电压，第二阈值大于或者等于辅助源电路的最小工作电压。
[0010]在第一方面的第一种可能的实现方式中，过压保护电路包括开关Q1和控制单元，其中，Q1的第一连接端和第二连接端分别与PV电池的两端连接，Q1的第三连接端与控制单元连接；控制单元，用于接收检测电路输入的BUS电压，并在BUS电压大于或者等于第一阈值时，控制Q1导通，以控制PV电池短路，使得PV电池停止给BUS电容供电，以使BUS电压下降；在BUS电压下降到第二阈值时，控制Q1断开，以停止对PV电池的短路控制，使得PV电池继续给BUS电容供电，从而控制BUS电压上升。
[0011]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，过压保护电路还包括:二极管Dl，D1的正极端与Q1连接，D1的负极端与BUS电容的正极端连接，D1用于在Q1导通时，防止Q1将BUS电容短路。
[0012]结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，过压保护电路还包括:电感Ll，L1与Q1串联并连接在PV电池两端，L1用于当Q1导通时，限制BUS电压的上升速率；D1的正极端与L1和Q1之间的公共连接点连接，D1的负极端与BUS电容的正极端连接。
[0013]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，过压保护电路还包括:二极管D2、电感L2和电阻R，L2与Q1串联并连接在PV电池两端，R与L2并联连接，D2的正极端与R和L2的公共连接点连接，D2的负极端与BUS电容的正极端连接；D2用于在Q1导通时，防止Q1将BUS电容短路，L2用于当Q1导通时，限制BUS电压的上升速率，R用于在Q1断开时，吸收L2中存储的能量。
[0014]结合第一方面、第一方面的第一至第四种中任一可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，该控制装置还可包括:瞬间启动电路，其中，瞬间启动电路包括:启动检测单元、电流源单元和电流源关断单元；启动检测单元，用于检测逆变器的BUS电压，并将BUS电压输入到电流源单元；电流源单元，用于接收启动检测单元输入的BUS电压，当BUS电压大于或等于第三阈值时，启动电流源单元，使得电流源单元给辅助源电路的内部芯片充电以达到辅助源电路的内部芯片的工作电压，进而启动辅助源电路，其中，第三阈值大于或等于辅助源电路的内部芯片的最小工作电压，第三阈值小于第一阈值；电流源关断单元，用于当电流源单元启动辅助源电路时，控制电流源单元停止对辅助源电路的内部芯片充电。
[0015]第二方面，本发明提供了一种逆变器，可包括:
[0016]BUS电容、逆变电路、辅助源电路和如第一方面提供的任一种控制装置，其中，BUS电容两端的电压为BUS电压，BUS电容依靠太阳能PV电池供电；
[0017]BUS电压，用于为辅助源电路和逆变电路供电，辅助源电路用于为逆变电路提供辅助供电；
[0018]控制装置，用于在BUS电压大于或者等于第一阈值时，控制将BUS电容短路，使得PV电池停止对BUS电容充电，以使BUS电压下降；以及在BUS电压小于或者等于第二阈值时，控制停止将BUS电容短路，使得PV电池继续对BUS电容充电，以使BUS电压上升，第一阈值大于第二阈值，第一阈值小于或者等于逆变器的内部器件所能承受的最大工作电压，第二阈值大于或者等于辅助源电路的最小工作电压。
[0019]在第二方面的第一种可能的实现方式中，控制装置，还用于在BUS电压大于或等于第三阈值时，对辅助源电路的内部芯片充电以达到辅助源电路的内部芯片的工作电压，以便于启动辅助源电路；
[0020]以及控制装置，还用于在辅助源电路启动后，停止对辅助源电路的内部芯片充电。
[0021]第三方面，本发明提供了一种逆变器系统，可包括:
[0022]太阳能PV电池和如第二方面提供的任一种逆变器，PV电池用于为逆变器供电。
[0023]第四方面，本发明提供了一种逆变器的控制方法，可包括:
[0024]检测逆变器的母线BUS电压，BUS电压是指BUS电容两端的电压，BUS电容依靠太阳能PV电池供电；
[0025]当BUS电压大于或者等于第一阈值时，控制太阳能PV电池短路，使得PV电池停止给BUS电容供电，以使BUS电压下降，当BUS电压下降到第二阈值时，停止对PV电池的短路控制，使得PV电池继续给BUS电容供电，以使BUS电压上升，其中，第一阈值大于第二阈值，第一阈值小于逆变器的内部器件所能承受的最大工作电压，第二阈值大于或者等于逆变器中的辅助源电路的最小工作电压。
[0026]在第四方面的第一种可能的实现方式中，当BUS电压大于或等于第三阈值时，给辅助源电路的内部芯片充电以达到辅助源电路的内部芯片的工作电压，进而启动辅助源电路，其中，第三阈值大于或等于辅助源电路的内部芯片的最小工作电压，第三阈值小于第一阈值；启动辅助源电路之后，还包括:停止对辅助源电路的内部芯片充电。
[0027]从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点:
[0028]本发明实施例在检测到BUS电容两端的电压即BUS电压过大时，控制太阳能PV电池短路，PV电池短路后则无法对BUS电容充电，PV电池停止充电后，BUS电容中存储的能量逐渐被负载消耗，从而使得BUS电压下降，在BUS电压下降到一定值时，PV电池继续对BUS电容充电，从而控制BUS电压上升，并重复上述过压保护控制，使得BUS电压可以保持在逆变器工作电压范围以内，使得本发明实施例的逆变器可以配置具有更高开路电压的PV电池，因此可以提高BUS电容的充电速率，进而减少逆变器中的辅助源电路和逆变电路的启动时间，加快逆变器的启动速度。
【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。
[0030]图1是本发明实施例中应用于逆变器的控制装置的一个结构示意图；
[0031]图2是本发明实施例中应用于逆变器的控制装置的电路结构示意图；
[0032]图3是本发明实施例中应用于逆变器的控制装置的另一个结构示意图；
[0033]图4是本发明实施例中瞬间启动电路的结构示意图；
[0034]图5a至图5c是本发明实施例中过压保护电路的电路结构示意图；
[0035]图6是本发明实施例中瞬间启动电路的电路结构示意图；
[0036]图7a至图7b是