具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件及光伏逆变器的制作方法

本发明属于交直流转换设备领域，更具体地说，尤其涉及一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件；同时，本发明还涉及包含具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件的光伏逆变器。

背景技术：

1、光伏逆变器作为将太阳能组件提供的直流电转化为民用或工业用的交流电的核心装置，在新能源领域的地位越来越重要，光伏组件的输出电压通常是在其跟踪的最大功率点处，然而按照其最大功率点电压vmpp进行电解电容额定电压选型时，又会偏离光伏组件的开路电压，特别是光伏组件的开路电压voc通常是其最大功率点电压vmpp的1.2倍时，按照vmpp选型的电解电容会出现过电压的情况，但若按照voc对电解电容选择更高的额定电压，虽解决了可能出现过电压的问题，但造成了输入侧的电解电容因额定电压选的过高，成本与体积增大的问题，因此，我们提出具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件及光伏逆变器。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件及光伏逆变器，通过将直流母线过电压保护电路以及交流过欠压保护电路均采用齐纳稳压电路，齐纳稳压电路伏安特性曲线的反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小，齐纳稳压电路电压基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了稳压功能。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件，所述光伏逆变器组件包括防护壳以及集成在防护壳内部的直流过载保护电路，所述直流过载保护电路设置在光伏逆变器输入电路上；

4、还包括：

5、设置在光伏逆变器上的保护模块；

6、所述保护模块包括：直流母线过电压保护电路、交流过欠压保护电路和防孤岛效应模块；

7、其中，所述直流过载保护电路对直流侧输入功率进行持续检测，当检测到直流输入功率大于限制时，逆变器自动限制最大输出交流功率至可控范围内。

8、优选的，所述防护壳上设置有用于光伏逆变器导线连接的导线连接块，所述导线连接块上可拆卸的连接能任意弯曲的延长机构，所述延长机构的与所述导线连接块相对的一端设置有与导线连接块相同结构的连接件。

9、优选的，所述流过载保护电路上安装有电子式断路器、电流互感器以及控制器，所述流过载保护电路检测到电流互感器的电流超过预设值时，将相关信号送给控制器，控制器给电子式断路器驱动信号，分闸电磁铁驱动弹簧操作机构动作，从而控制电子式断路器分闸。

10、优选的，所述直流母线过电压保护电路以及交流过欠压保护电路均采用齐纳稳压电路，齐纳稳压电路通过提供稳压电压来调节输入电压并保护电路免受过压，但当电压超过安全限制时，它不会断开输出部分，将始终收到小于或等于齐纳二极管额定值的输出电压。

11、优选的，所述齐纳稳压电路的预设电压值是电源断开或不允许任何高于该值的电压的临界值；所述预设电压值为齐纳二极管的额定值；

12、当输出电压增加时，基极-发射极电压降低，由于晶体管导通较少，由于导通较少，会降低输出电压，从而保持输出电压恒定；

13、输出电压定义为：

14、vo=vz-vbe，其中vo是输出电压，vz是齐纳击穿电压，vbe是基极-发射极电压。

15、优选的，所述防孤岛效应模块具体工作流程为：

16、进行正常的并网电压外环与电流内环控制，进行主动扰动，然后进行如下检测：

17、检测电网电压值是否在80%-115%之间，若是，则回到开始的正常并网电压外环与电流内环控制，若不是，则进行小于等于2s欠压保护且检测电网电压值是否恢复到正常值的80%-115%，恢复正常值后保持5min再回到正常并网电压外环与电流内环控制；

18、检测电网电压不平衡度是否低于4%，若是，则回到开始的正常并网电压外环与电流内环控制，若不是，则进行小于等于2s保护且检测电网电压不平衡度是否恢复到低于4%的正常值，恢复正常值后保持5min再回到正常并网电压外环与电流内环控制。

19、优选的，所述的检测还包括：

20、检测电网频率值是否在47.5-51.5hz之间，若不是，小于等于0.2s过欠频保护且检测电网频率是否恢复到正常值，恢复正常值后再回到正常并网电压外环与电流内环控制，若是，再检测电网电压相位是否互差20°且误差在10°之内，依据结果决定回到正常并网电压外环与电流内环控制或者进行小于等于0.2s保护且检测电网相位差是否恢复到正常值；

21、检测电网相电压与相电流之间的相位偏差是否在25°以内，若是，则回到正常并网电压外环与电流内环控制，若不是则进行小于等于0.2s保护，5min后重新启动。

22、一种光伏逆变器，包括：

23、上述的具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件以及输入电路、主逆变电路、输出电路、控制电路和辅助电路。

24、优选的，所述输入电路用于为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流工作电压；所述主逆变电路是光伏逆变器的核心，用于通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能；所述输出电路对主逆变电路输出的交流电波形、频率、电压、电流的幅值和相位进行修正、补偿、调理；所述控制电路为主逆变电路提供控制脉冲来控制逆变开关器件的导通与关断，配合主逆变电路完成逆变功能；所述辅助电路将输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压。

25、优选的，所述主逆变电路设置有四组三极管vt1-vt4，主逆变电路工作时，给三极管vt1-vt4的基极提供控制脉冲信号；

26、当vt1、vt4基极脉冲信号为高电平，而vt2、vt3基极脉冲信号为低电平时，vt1、vt4导通，vt2、vt3关断，有电流经vt1、vt4流过负载rl，电流途径是:电源e正极-vt1-rl-vt4-电源e负极，rl两端的电压极性为左正右负；

27、当vt2、vt3基极脉冲信号为高电平，而vt1、vt4基极脉冲信号为低电平时，vt2、vt3导通，vt1、vt4关断，有电流经vt2、vt3流过负载rl，电流途径是:电源e正极-vt3-rl-vt2-电源e负极，rl两端电压的极性是左负右正。

28、本发明的技术效果和优点：本发明提供的具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件及光伏逆变器，与现有技术相比，本发明通过将直流母线过电压保护电路以及交流过欠压保护电路均采用齐纳稳压电路，齐纳稳压电路伏安特性曲线的反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小，齐纳稳压电路电压基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了稳压功能；

29、其次，防孤岛效应模块针对光伏电站中由于电压或频率等异常引起的孤岛现象而研发的保护装置，防孤岛装置在光伏本侧任一侧失电的时候，都会迅速向并网断路器发出跳闸信号，让断路器分闸，保护光伏两侧检修人员的生命安全，同时，防孤岛保护装置还具有过电流保护，低电流保护，pt断线保护，逆功率保护功能。

技术特征：

1.一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件，其特征在于，所述光伏逆变器组件包括防护壳以及集成在防护壳内部的直流过载保护电路，所述直流过载保护电路设置在光伏逆变器输入电路上；

2.根据权利要求1所述的一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件，其特征在于：所述防护壳上设置有用于光伏逆变器导线连接的导线连接块，所述导线连接块上可拆卸的连接能任意弯曲的延长机构，所述延长机构的与所述导线连接块相对的一端设置有与导线连接块相同结构的连接件。

3.根据权利要求1所述的一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件，其特征在于：所述流过载保护电路上安装有电子式断路器、电流互感器以及控制器，所述流过载保护电路检测到电流互感器的电流超过预设值时，将相关信号送给控制器，控制器给电子式断路器驱动信号，分闸电磁铁驱动弹簧操作机构动作，从而控制电子式断路器分闸。

4.根据权利要求1所述的一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件，其特征在于：所述直流母线过电压保护电路以及交流过欠压保护电路均采用齐纳稳压电路，齐纳稳压电路通过提供稳压电压来调节输入电压并保护电路免受过压，但当电压超过安全限制时，它不会断开输出部分，将始终收到小于或等于齐纳二极管额定值的输出电压。

5.根据权利要求4所述的一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件，其特征在于：所述齐纳稳压电路的预设电压值是电源断开或不允许任何高于该值的电压的临界值；所述预设电压值为齐纳二极管的额定值；

6.根据权利要求1所述的一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件，其特征在于：所述防孤岛效应模块具体工作流程为：

7.根据权利要求6所述的一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件，其特征在于：所述的检测还包括：

8.一种光伏逆变器，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的一种光伏逆变器，其特征在于：所述输入电路用于为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流工作电压；所述主逆变电路是光伏逆变器的核心，用于通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能；所述输出电路对主逆变电路输出的交流电波形、频率、电压、电流的幅值和相位进行修正、补偿、调理；所述控制电路为主逆变电路提供控制脉冲来控制逆变开关器件的导通与关断，配合主逆变电路完成逆变功能；所述辅助电路将输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压。

10.根据权利要求9所述的一种光伏逆变器，其特征在于：所述主逆变电路设置有四组三极管vt1-vt4，主逆变电路工作时，给三极管vt1-vt4的基极提供控制脉冲信号；

技术总结
本发明公开了具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件及光伏逆变器，属于交直流转换设备领域；其中，具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件包括：设置在光伏逆变器输入电路上的直流过载保护电路以及设置在光伏逆变器上的保护模块；保护模块包括：直流母线过电压保护电路、交流过欠压保护电路和防孤岛效应模块。发明通过将直流母线过电压保护电路以及交流过欠压保护电路均采用齐纳稳压电路，齐纳稳压电路伏安特性曲线的反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小，从而实现了稳压功能。

技术研发人员：谢焰,韦林科
受保护的技术使用者：深圳市三瑞电源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25