一种逆变器及开关检测方法与流程

本技术涉及电子电力，尤其涉及到一种逆变器及开关检测方法。

背景技术：

1、光伏系统是一种利用光伏组件的光生伏特效应将太阳光辐射能转换为电能的发电系统。逆变器是光伏系统中的核心部件，其主要负责将光伏组件产生的直流电转换为交流电，并向负载或电网输出该交流电。在实际应用中，逆变器通过接地开关接地，实现接地保护，以及在逆变输出和负载或电网之间设置输出开关，实现交流电输出。为了保障接地开关和输出开关在运行中的可靠性，检测接地开关和输出开关是否能够正常断开或正常闭合尤为重要。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种逆变器及开关检测方法，用以检测接地开关和输出开关是否能够正常断开或正常闭合。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种逆变器，逆变器包括：直流变换单元、平衡桥单元、交流逆变单元、接地开关、中线输出开关、多个相线输出开关和控制单元。其中，直流变换单元的输入端用于与光伏组件连接，直流变换单元的输出端通过直流母线与交流逆变单元的输入端连接，交流逆变单元的中线输出端与中线输出开关的第一端连接，中线输出开关的第二端用于连接负载或电网，交流逆变单元的多个相线输出端与多个相线输出开关一一对应，每个相线输出端与对应的相线输出开关的第一端连接，每个相线输出开关的第二端用于通过相线连接负载或电网，平衡桥单元连接于直流母线中的正直流母线和负直流母线之间，平衡桥单元还通过中性线与交流逆变单元的中线输出端连接。为了使中性线能够在逆变器内部接地，使接地开关的第一端与中性线连接，接地开关的第二端用于连接中线输出开关的第二端和接地端。并且，直流变换单元用于将光伏组件输入的直流电进行转换后输出至直流母线，交流逆变单元用于将直流母线上的直流电转换为交流电后输出，平衡桥单元用于调节正直流母线和负直流母线上的电压。

3、为了保障逆变器在运行中的可靠性，控制单元能够进行检测接地开关是否存在断开故障的操作过程。具体地，控制单元用于控制中线输出开关和每个相线输出开关断开，向接地开关发送断开指令，该断开指令用于控制接地开关断开。为了检测接地开关是否存在断开故障(例如黏连故障)，控制单元控制中性线上产生电压幅值大于断开检测电压阈值的交流电压，并将接地开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值与断开检测电压阈值进行比较。其中，控制单元能够响应于接地开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值小于断开检测电压阈值，则上报接地开关存在断开故障。反之，则不用上报或上报接地开关工作正常。由此设置，能够在逆变器输出前，检测接地开关断开的可靠性，并在检测过程中，全程保持中线输出继电器和相线输出继电器断开，将逆变器的输出与负载或电网断开，从而不会对负载侧或电网侧造成谐波污染，提高逆变器输出运行的安全性。并且，通过使中性线上产生交流电压，还能够支持带隔直功能的交流电压采样，提高了检测的精确性，且不影响逆变器的交流采样性能。

4、为了保障逆变器在运行中的可靠性，控制单元能够进行检测接地开关是否存在闭合故障的操作过程。具体地，控制单元用于控制中线输出开关和每个相线输出开关断开，向接地开关发送闭合指令，该闭合指令用于控制接地开关闭合。为了检测接地开关是否存在闭合故障(例如无法吸合)，控制单元控制中性线上产生电压幅值大于闭合检测电压阈值的交流电压，并将接地开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值与闭合检测电压阈值进行比较。其中，控制单元能够响应于接地开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值大于闭合检测电压阈值，则上报接地开关存在闭合故障。反之，不用上报或上报接地开关工作正常。由此设置，能够在逆变器输出前，检测接地开关闭合的可靠性，并在检测过程中，全程保持中线输出继电器和相线输出继电器断开，以将逆变器的输出与负载或电网闭合，从而不会对负载侧或电网侧造成谐波污染，提高了逆变器输出运行的安全性。并且，通过使中性线上产生交流电压，还能够支持带隔直功能的交流电压采样，提高了检测的精确性，且不影响逆变器的交流采样性能。

5、为了保障逆变器在运行中正常断开的可靠性，控制单元能够进行检测中线输出开关是否存在断开故障的操作过程。具体地，控制单元用于控制接地开关断开，向中线输出开关和每个相线输出开关发送断开指令，该断开指令用于控制中线输出开关和每个相线输出开关断开。为了检测中线输出开关是否存在断开故障(例如黏连故障)，控制单元控制中性线上产生电压幅值大于断开检测电压阈值的交流电压，并将中线输出开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值与断开检测电压阈值进行比较。其中，控制单元能够响应于中线输出开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值小于断开检测电压阈值，上报中线输出开关存在断开故障。反之，则不用上报或上报中线输出开关工作正常。由此设置，能够在逆变器输出前，检测中线输出开关断开的可靠性，并在检测过程中，全程保持接地开关断开，能够提高检测精确性。并且，通过使中性线上产生交流电压，还能够支持带隔直功能的交流电压采样，提高了检测的精确性，且不影响逆变器的交流采样性能。

6、为了保障逆变器在运行中正常闭合的可靠性，控制单元能够进行检测中线输出开关是否存在闭合故障的操作过程。具体地，控制单元用于控制接地开关闭合，向中线输出开关和每个相线输出开关发送闭合指令，该闭合指令用于控制中线输出开关和每个相线输出开关闭合。为了检测中线输出开关是否存在闭合故障(例如无法吸合)，控制单元控制中性线上产生交流电压，并将流经至少两个相线输出端的电流之间的电流之差与预设电流区间进行比较。其中，控制单元能够响应于该电流之差处于预设电流区间，上报中线输出开关存在闭合故障。反之，则不用上报或上报中线输出开关工作正常。由此设置，能够在逆变器输出前，检测中线输出开关闭合的可靠性，并在检测过程中，全程保持接地开关闭合，保证了逆变器和负载侧或电网侧的接地安全。并且，通过使中性线上产生交流电压，还能够支持带隔直功能的交流电压采样，提高了检测的精确性，且不影响逆变器的交流采样性能。

7、第一电压差异为第一目标相线输出开关对应的第一输入电压的电压幅值和第一输出电压的电压幅值之间差值或比值。第二电压差异为第二目标相线输出开关对应的第二输入电压的电压幅值和第二输出电压的电压幅值之间差值或比值。

8、本技术中，控制单元能够执行如下操作过程中的一种或多种：检测接地开关是否存在断开故障的操作过程、检测接地开关是否存在闭合故障的操作过程、检测中线输出开关是否存在断开故障的操作过程、检测中线输出开关是否存在闭合故障的操作过程。

9、在一些实施例中，控制单元检测接地开关是否存在断开故障和闭合故障的操作过程相互独立。或者，控制单元检测接地开关是否存在断开故障和闭合故障的操作过程也可以相互联系。

10、在一些实施例中，控制单元检测中线输出开关和相线输出开关是否存在断开故障和闭合故障的操作过程可以相互独立。或者，控制单元检测中线输出开关和相线输出开关是否存在断开故障和闭合故障的操作过程也可以相互联系。

11、在一些实施例中，控制单元检测接地开关的过程与检测中线输出开关和相线输出开关的过程可以相互独立。或者，控制单元检测接地开关的过程与检测中线输出开关和相线输出开关的过程也可以相互联系。

12、在一些实施例中，对于使中性线上产生电压幅值大于断开检测电压阈值的交流电压，例如采用如下过程：控制直流变换单元和平衡桥单元工作，使中性线上产生电压幅值大于断开检测电压阈值的交流电压。

13、在一些实施例中，对于使中性线上产生电压幅值大于闭合检测电压阈值的交流电压，例如采用如下过程：控制单元控制直流变换单元和平衡桥单元工作，使中性线上产生电压幅值大于闭合检测电压阈值的交流电压。

14、在一些实施例中，控制单元还能够进行检测相线输出开关是否存在断开故障的操作过程。由此设置，能够在逆变器输出前，检测相线输出开关断开的可靠性，并在检测相线输出开关是否存在断开故障的过程中，全程保持接地开关断开，能够提高检测相线输出开关是否存在断开故障的精确性。

15、在一些示例中，控制单元将该多个相线输出开关中的第一目标相线输出开关对应的第一电压差异与预设电压区间进行比较，若第一电压差异处于预设电压区间，则响应于第一电压差异处于预设电压区间，上报第一目标相线输出开关存在断开故障。其中，第一电压差异为第一目标相线输出开关对应的第一输入电压的电压幅值和第一输出电压的电压幅值之间差异，第一输入电压为第一目标相线输出开关的第一端与中线输出开关的第一端之间的电压，第一输出电压为第一目标相线输出开关的第二端与中线输出开关的第二端之间的电压。由此设置，能够在逆变器输出前，检测相线输出开关断开的可靠性，并在检测相线输出开关是否存在断开故障的过程中，全程保持接地开关断开，能够提高检测相线输出开关是否存在断开故障的精确性。

16、另外，在响应于该多个相线输出开关中的第一目标相线输出开关对应的第一电压差异处于预设电压区间，上报第一目标相线输出开关存在断开故障之前，控制单元还用于控制直流变换单元、平衡桥单元以及交流逆变单元工作，使正直流母线和负直流母线上的电压平衡，并使相线输出端产生大于断开检测电压阈值的交流电压。

17、在一些示例中，控制单元还能够响应于多个相线输出开关中的第三目标相线输出开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值小于断开检测电压阈值，上报第三目标相线输出开关存在断开故障。

18、在一些实施例中，控制单元还能够进行检测相线输出开关是否存在闭合故障的操作过程。由此设置，能够在逆变器输出前，检测相线输出开关闭合的可靠性，并在检测过程中，全程保持接地开关闭合，保证了逆变器和负载侧或电网侧的接地安全。

19、在一些示例中，控制单元将该多个相线输出开关中的第二目标相线输出开关对应的第二电压差异与闭合电压区间进行比较，若第二电压差异未处于闭合电压区间，则响应于第二电压差异未处于闭合电压区间，上报第二目标相线输出开关存在闭合故障。反之，不用上报或上报第二目标相线输出开关工作正常。其中，第二电压差异为第二目标相线输出开关对应的第二输入电压的电压幅值和第二输出电压的电压幅值之间差异，第二输入电压为第二目标相线输出开关的第一端与中线输出开关的第一端之间的电压，第二输出电压为第二目标相线输出开关的第二端与中线输出开关的第二端之间的电压。

20、另外，在响应于该多个相线输出开关中的第二目标相线输出开关对应的第二电压差异未处于闭合电压区间，上报第二目标相线输出开关存在闭合故障之前，控制单元还用于控制直流变换单元、平衡桥单元以及交流逆变单元工作，使正直流母线和负直流母线上的电压平衡，并使相线输出端产生大于闭合检测电压阈值的交流电压。

21、在一些示例中，控制单元还能够响应于多个相线输出开关中的第四目标相线输出开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值大于闭合检测电压阈值，上报第四目标相线输出开关存在闭合故障。

22、在一些实施例中，逆变器还包括第一采样电路，并使第一采样电路分别与接地开关的第一端和第二端连接，直接采集接地开关的第一端和第二端之间的电压。从而在逆变器中设置第一采样电路，通过第一采样电路采集接地开关的第一端与第二端之间的电压，并将采集的电压上报至控制单元，以使控制单元直接获取到接地开关的第一端与第二端之间的电压。

23、在一些实施例中，逆变器还包括第二采样电路，并使第二采样电路分别与中线输出开关的第一端和第二端连接，直接采集中线输出开关的第一端和第二端之间的电压。从而在逆变器中设置第二采样电路，通过第二采样电路采集中线输出开关的第一端与第二端之间的电压，并将采集的中线输出开关的第一端与第二端之间的电压上报至控制单元，以使控制单元直接获取到中线输出开关的第一端与第二端之间的电压。

24、在一些实施例中，逆变器还包括第三采样电路，并使第三采样电路分别与接地开关的第二端、中线输出开关的第一端和第二端、以及每个相线输出开关的第一端和第二端连接。并且，第三采样电路用于采集如下电压中的一个或多个，并上报至控制单元：至少两个相线输出开关的第一端之间的电压和第二端之间的电压，至少一个相线输出开关的第一端与中线输出开关的第一端之间的电压，以及至少一个相线输出开关的第二端与中线输出开关的第二端之间的电压，相线输出开关的第一端与接地开关的第二端之间的电压，至少一个相线输出开关的第一端与第二端之间的电压，中线输出开关的第一端与第二端之间的电压。从而使控制单元根据第三采样电路上报的电压，计算得到接地开关的第一端与第二端之间的电压、第一输入电压、第一输出电压、第二输入电压以及第二输出电压中的至少一个电压。由此设置，采用计算的方式得到接地开关的第一端与第二端之间的电压、第一输入电压、第一输出电压、第二输入电压以及第二输出电压中的至少一个电压。

25、为了调整逆变器工作，提高逆变器的工作稳定性，控制单元还根据第三采样电路上报的电压来调整逆变器工作，提高逆变器的工作稳定性。

26、上述接地开关和输出开关分别包括继电器和/或接触器。示例性地，接地开关和输出开关均设置为继电器。或者，接地开关和输出开关均设置为接触器。

27、第二方面，本技术实施例还提供了一种开关检测方法，该开关检测方法用于执行如下操作中的一种或多种：

28、控制连接于逆变器中交流逆变单元的中线输出端的中线输出开关和连接于逆变器中交流逆变单元的相线输出端的相线输出开关断开，向连接于逆变器中的中性线的接地开关发送断开指令，控制中性线上产生电压幅值大于断开检测电压阈值的交流电压，响应于接地开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值小于断开检测电压阈值，上报接地开关存在断开故障；或者，

29、控制连接于逆变器中交流逆变单元的中线输出端的中线输出开关和连接于逆变器中交流逆变单元的相线输出端的相线输出开关断开，向连接于逆变器中的中性线的接地开关发送闭合指令，控制中性线上产生电压幅值大于闭合检测电压阈值的交流电压，响应于接地开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值大于闭合检测电压阈值，上报接地开关存在闭合故障；或者，

30、控制连接于逆变器中的中性线的接地开关断开，向连接于逆变器中交流逆变单元的中线输出端的中线输出开关和连接于逆变器中交流逆变单元的相线输出端的相线输出开关发送断开指令，控制中性线上产生电压幅值大于断开检测电压阈值的交流电压，响应于中线输出开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值小于断开检测电压阈值，上报中线输出开关存在断开故障；或者，

31、控制连接于逆变器中的中性线的接地开关闭合，向连接于逆变器中交流逆变单元的中线输出端的中线输出开关和连接于逆变器中交流逆变单元的相线输出端的相线输出开关发送闭合指令，控制中性线上产生交流电压，响应于流经至少两个相线输出端的电流之间的电流之差处于预设电流区间，上报中线输出开关存在闭合故障。

32、在一些实施例中，对于在控制连接于逆变器中的中性线的接地开关断开，向连接于逆变器中交流逆变单元的中线输出端的中线输出开关和连接于逆变器中交流逆变单元的相线输出端的相线输出开关发送断开指令之后，开关检测方法还能够包括如下过程：响应于连接于相线输出端的相线输出开关中的第一目标相线输出开关对应的第一电压差异处于预设电压区间，上报第一目标相线输出开关存在断开故障；其中，第一电压差异为第一目标相线输出开关对应的第一输入电压的电压幅值和第一输出电压的电压幅值之间差异，第一输入电压为第一目标相线输出开关的第一端与中线输出开关的第一端之间的电压，第一输出电压为第一目标相线输出开关的第二端与中线输出开关的第二端之间的电压。

33、在一些实施例中，对于在控制连接于逆变器中的中性线的接地开关断开，向连接于逆变器中交流逆变单元的中线输出端的中线输出开关和连接于逆变器中交流逆变单元的相线输出端的相线输出开关发送断开指令之后，开关检测方法还能够包括如下过程：在响应于连接于相线输出端的相线输出开关中的第三目标相线输出开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值小于断开检测电压阈值，上报第三目标相线输出开关存在断开故障。

34、在一些实施例中，对于在控制连接于逆变器中的中性线的接地开关闭合，向连接于逆变器中交流逆变单元的中线输出端的中线输出开关和连接于逆变器中交流逆变单元的相线输出端的相线输出开关发送闭合指令之后，开关检测方法还能够包括如下过程：响应于连接于相线输出端的相线输出开关中的第二目标相线输出开关对应的第二电压差异未处于闭合电压区间，上报第二目标相线输出开关存在闭合故障；其中，第二电压差异为第二目标相线输出开关对应的第二输入电压的电压幅值和第二输出电压的电压幅值之间差异，第二输入电压为第二目标相线输出开关的第一端与中线输出开关的第一端之间的电压，第二输出电压为第二目标相线输出开关的第二端与中线输出开关的第二端之间的电压。

35、在一些实施例中，对于在控制连接于逆变器中的中性线的接地开关闭合，向连接于逆变器中交流逆变单元的中线输出端的中线输出开关和连接于逆变器中交流逆变单元的相线输出端的相线输出开关发送闭合指令之后，开关检测方法还能够包括如下过程：响应于连接于相线输出端的相线输出开关中的第四目标相线输出开关的第一端和第二端之间的电压的电压幅值大于闭合检测电压阈值，上报第四目标相线输出开关存在闭合故障。

36、可理解的是，该开关检测方法的工作过程和具体实施方式与第一方面或第一方面中任一实施例中逆变器的工作过程和实施方式相同，因此，该开关检测方法的过程可参见上述实施例中逆变器的具体实施方式进行实施，在此不再赘述。

37、第三方面，本技术实施例还提供了一种光伏系统，该光伏系统包括光伏组件与逆变器，在逆变器中，直流变换单元的输入端与光伏组件连接，中线输出开关和每个相线输出开关的第二端用于连接负载或电网。并且，逆变器用于将光伏组件输入的直流电转换为交流电后输出至负载或电网。其中，该逆变器为第一方面或第一方面中任一实施例中逆变器。另外，第三方面中相应方案的技术效果参照第一方面中对应方案可以得到的技术效果，重复之处不予详述。