本发明涉及光伏发电领域，具体涉及一种非隔离光伏逆变器的电网电压采样电路中运放器（即运算放大器，本发明中简称为运放器）输入脚信号分析、控制方法。
背景技术：
在能源紧张和环境恶化的全球背景下，利用新的清洁能源显得尤为重要，太阳能以其可再生、资源丰富被广泛开发和应用。
当前光伏发电技术己相对成熟，但随着产品现场应用的增多与时间累积，一些本是忽略的问题也相对突现，并得到了行业的重视。而非隔离光伏逆变器电网电压采样电路中由于电网电压和系统共模电压作用可能产生的运放输入脚输入电压信号安全风险就是其中的一个问题。
为了实现电网电压的采样精度，电网电压采样电路的比例在逆变器设计中多以标称工作的电网电压的最大值相对dsp的采样范围转换而来。而这种比较高精度实现电网电压采样的电路参数，在考虑电网电压单独作用及各种工况下系统共模电压作用的影响时电路中运算放大器的输入脚可能存在超出安全电压范围的风险。如何在兼顾到电网电压采样精度的同时有效消除输入脚可能存在超出安全电压范围的风险是很有意义的。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明提供了一种非隔离光伏逆变器的电网电压采样电路中运放器输入脚信号分析方法，等效出电网电压及系统共模电压对非隔离光伏逆变器电网电压采样电路中运算放大器输入脚信号安全电压模型，实现各种工况下输入脚信号电压的量化；并基于此，还提供了一种非隔离光伏逆变器的运放器输入脚信号控制方法，能有效消除输入脚可能存在的超出安全电压范围的风险，同时又能保证非隔离逆变器电网电压采样电路的电压采样精度。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案为：
一种非隔离光伏逆变器的电网电压采样电路中运放器输入脚信号分析方法，将电网电压和系统共模电压对运放器输入脚作用的电压进行量化等效，构建运放器输入脚受电网电压和系统共模电压作用的信号安全模型，获得运放器输入脚的等效输入信号以判断输入电压是否超出安全输入电压范围。
在一些实施例中，所述电网电压和系统共模电压由电网相电源、共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源进行等效，通过配置所述电网相电源、共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源的值获得不同工况下运放器输入脚的等效输入信号。
在一些实施例中，电网电压采样放大比例为r2/r1，所述运放器的两个输入脚的等效输入信号分别为r2/(r1+r2)*(u1+u2+u3)和r2/(r1+r2)*(u1+u2)，其中，r1、r1、zcy分别是用作所述信号安全模型中的分压器件的等效电阻以及等效电容，u1、u2、u3分别表示共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源、电网相电源，zcy表示pv侧电容在电网工作频率下的容抗。
在一些实施例中，所述不同工况包括pv侧有输入工况、pv侧无输入工况、并网工况、不并网工况中的至少两种。
本发明采用的另一种技术方案如下：
一种非隔离光伏逆变器的电网电压采样电路中运放器输入脚信号控制方法，在所述非隔离光伏逆变器的电网电压采样电路中引入调节电阻r3；将电网电压和系统共模电压对运放器输入脚作用的电压进行量化等效，构建运放器输入脚受电网电压和系统共模电压作用的信号安全模型，所述调节电阻r3在所述信号安全模型中作为引入运放器输入脚信号的分压器件，通过调节所述调节电阻r3的值使运放器输入脚的等效输入信号在安全电压范围内。
在一些实施例中，所述电网电压和系统共模电压由电网相电源、共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源进行等效，通过配置所述电网相电源、共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源的值获得不同工况下运放器输入脚的等效输入信号。
在一些实施例中，电网电压采样放大比例为r2/r1，所述运放器的两个输入脚的等效输入信号分别为(r2//r3)/(r1+(r2//r3))*(u1+u2+u3)和(r2//r3)/(r1+(r2//r3))*(u1+u2)，其中，r1、r1、zcy分别是用作所述信号安全模型中的分压器件的等效电阻以及等效电容，u1、u2、u3分别表示共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源、电网相电源，zcy表示pv侧电容在电网工作频率下的容抗。
在一些实施例中，所述电网电压采样电路在引入所述调节电阻r3后的电网电压采样放大比例与所述电网电压的采样比例一致。
在一些实施例中，所述不同工况包括pv侧有输入工况、pv侧无输入工况、并网工况、不并网工况中的至少两种。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本发明提供了一种用于非隔离光伏逆变器的全差分电网电压采样电路中运算放大器的输入脚信号分析方法，通过构建运放器的输入脚安全信号模型，在该模型中，可以通过设置电网电压及系统共模电压的值等能量化出运放器的输入脚信号，实现输入脚信号的评估及模型中各参数效果的分析，尤其是判断出输入电压是否超出安全输入电压范围。
本发明还提供了一种用于非隔离光伏逆变器的电网电压采样电路中运放器输入脚信号控制方法，通过在非隔离光伏逆变器的采样电路中的运放器输入脚上分别引入调节电阻，基于上述分析方法构建引入调节电阻后的输入脚安全信号模型，通过调整调节电阻的值使得运算放大器输入脚信号控制在安全范围内，有效消除输入脚可能存在的超出安全电压范围的风险，又能保证电网电压采样电路的电压采样精度，不会对电网电压采样范围造成影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，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为现有技术中的一种非隔离光伏逆变器的全差分电网电压采样电路的示意图；
图2示出了根据本发明的一种运放器输入脚信号分析方法构建的对应于图1的采样电路的运放器输入脚的信号安全模型；
图3为应用本发明的运放器输入脚信号控制方法的非隔离光伏逆变器电网电压采样电路的示意图；
图4示出了根据本发明的运放器输入脚信号控制方法构建的对应于图3的采样电路的运放器输入脚的安全信号模型。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
实施例1
图1所示为一种非隔离光伏逆变器的全差分电网电压采样电路，本实施例旨在提供一种对该电网电压采样电路中的运算放大器的输入脚信号进行评估分析的方法。非隔离光伏逆变器电网电压的全差分采样电路中的运算放大器的输入脚信号分析方法包括：将电网电压和系统共模电压对运放器输入脚作用的电压进行量化等效，构建运放器输入脚受电网电压和系统共模电压作用的信号安全模型；即将图1中的采样电路的等效为图2的信号安全模型。在该信号安全模型中，考虑电网电压和系统共模电压对采样电路中运算放大器输入脚的作用，获得运放器输入脚的等效输入信号，以此评估运算放大器输入脚在此作用下是否可能存在的输入电压超出安全电压范围的风险。
具体地，如图2所示，所述电网电压和系统共模电压由电网相电源、共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源进行等效，通过配置所述电网相电源、共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源的值获得不同工况下运放器输入脚的等效输入信号。所述不同工况包括pv侧有输入工况、pv侧无输入工况、并网工况、不并网工况等，pv侧有无输入，并网与不并网等不同工况下运算放大器输入脚的信号安全电压可以通过配置所述三个电源的值进行等效。图2中，r1、r1、zcy分别是用作所述信号安全模型中的分压器件的等效电阻以及等效电容，u1、u2、u3分别表示共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源、电网相电源，zcy表示pv侧y电容在电网工作频率下的容抗。
图1中的电网电压采样放大比例为r2/r1，通过等效后，运放器的输入脚1的等效输入信号为r2/(r1+r2)*(u1+u2+u3)，运放器的输入脚2的等效输入信号为r2/(r1+r2)*(u1+u2)。通过该等效输入信号来评估运放器输入脚信号以及分析等效模型中各参数效果，进而可以相应设置电网相电源、共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源的值及短路状态。
实施例2
基于实施例1的分析方法，本实施例提供一种非隔离光伏逆变器的电网电压采样电路及电网电压采样电路中运放器输入脚信号控制方法。如图3所示，在图1所示的非隔离光伏逆变器的电网电压采样电路中引入调节电阻r3，调节电阻r3分别被引入到运放器的两个输入脚上。然后，将电网电压和系统共模电压对运放器输入脚作用的电压进行量化等效，构建运放器输入脚受电网电压和系统共模电压作用的信号安全模型，如将图3所示的引入调节电阻r3后的采样电路等效为图4所示的运放器输入脚安全信号模型，在该安全信号模型，调节电阻r3与等效电阻r2并联，调节电阻r3在所述信号安全模型中作为引入运放器输入脚信号的分压器件。通过调节所述调节电阻r3的值使运放器输入脚的等效输入信号在安全电压范围内。所述电网电压和系统共模电压具体由电网相电源、共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源进行等效，通过配置所述电网相电源、共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源的值获得不同工况下运放器输入脚的等效输入信号。所述不同工况包括pv侧有输入工况、pv侧无输入工况、并网工况、不并网工况等，pv侧有无输入，并网与不并网等不同工况下运算放大器输入脚的信号安全电压可以通过配置所述三个电源的值进行等效。
具体地，该图4所示的信号安全模型中，运放器输入脚1的等效输入信号为(r2//r3)/(r1+(r2//r3))*(u1+u2+u3)，运放器输入脚2的等效输入信号为(r2//r3)/(r1+(r2//r3))*(u1+u2)。r1、r1、zcy分别是用作所述信号安全模型中的分压器件的等效电阻以及等效电容，u1、u2、u3分别表示共模电压等效交流电源、共模电压等效直流电源、电网相电源，zcy表示pv侧电容在电网工作频率下的容抗。
还需要说明的是，在电网电压采样电路中引入调节电阻r3后，采样电路的电网电压采样放大比例仍然为r2/r1，与所述电网电压的采样比例一致。因此可综合各种工况灵活调整调节电阻r3的值，而不会影响到电网电压的采样范围和采样精度。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。