一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路的制作方法
【專利摘要】一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路，涉及光伏發(fā)電設(shè)備安全運行【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是為了解決光伏發(fā)電系統(tǒng)負載側(cè)出現(xiàn)瞬時沖擊或短路故障時回路電流突然增大導(dǎo)致逆變器元件損壞的問題。本發(fā)明所述的一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路，它包括分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1、暫態(tài)電流抑制橋型電路和旁路開關(guān)K。光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路串接在逆變器和負載之間，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，暫態(tài)電流抑制橋型電路中直流電感限制初期短路電流上升變化率，避免了暫態(tài)電流沖擊而損壞逆變器，使控制系統(tǒng)有充足的響應(yīng)時間控制分斷電子開關(guān)隔離故障，能夠很好的保護逆變器主電路，且在系統(tǒng)正常運行時，對交流回路無影響。本發(fā)明為光伏發(fā)電設(shè)備安全運行提供了保障。
【專利說明】一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電設(shè)備安全運行【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器是最重要的設(shè)備之一，設(shè)備運行過程中，負載側(cè)瞬時沖擊或短路故障使回路電流突然增大，對逆變器的運行狀態(tài)及安全影響很大，增大了逆變器的負擔(dān)，嚴重時會損壞逆變器的開關(guān)器件，所以必須設(shè)計完備的交流側(cè)保護，抑制故障電流和隔離故障，最大限度的保護逆變器的安全。
[0003]目前，國內(nèi)外光伏逆變器交流輸出側(cè)的保護，主要采用瞬時過電流、帶時限過電流保護及快速熔斷器為主，過電流保護主要以電流繼電器構(gòu)成，故障電流達到設(shè)定值時保護動作，斷開交流回路，起到保護逆變器及隔離故障的作用。
[0004]由于電流保護及快速熔斷器都是在反應(yīng)電流的瞬時變化，過電流保護要檢測到回路電流上升到一定的電流值時動作，電流保護及快速熔斷器的響應(yīng)是經(jīng)過延時的，這時逆變器主電路已經(jīng)承受了大電流的沖擊，對逆變器主電路的影響較大，嚴重時可能燒毀開關(guān)器件。解決瞬時大電流沖擊的保護電路具有很好的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決光伏發(fā)電系統(tǒng)負載側(cè)出現(xiàn)瞬時沖擊或短路故障時回路電流突然增大導(dǎo)致逆變器元件損壞的問題?，F(xiàn)提供一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路。
[0006]技術(shù)方案:
[0007]一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路，它包括:分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1、暫態(tài)電流抑制橋型電路和芳路開關(guān)K ；
[0008]暫態(tài)電流抑制橋型電路由整流二極管D1?D4、直流電感L、續(xù)流二極管D5、霍爾電流互感器CT和可控開關(guān)管T2組成；
[0009]整流二極管D1的陽極同時與分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1的一端和整流二極管D3的陰極相接，整流二極管D1的陰極同時與可控開關(guān)管T2的集電極和整流二極管D2的陰極相接，整流二極管D2的陽極與整流二極管D4的陰極相接，整流二極管D4的陽極同時與或霍爾電流互感器CT的一端和整流二極管D3的陽極相接；
[0010]可控開關(guān)管T2的門極與控制系統(tǒng)的門極驅(qū)動信號輸出端相接，可控開關(guān)管T2的發(fā)射極同時與續(xù)流二極管D5的陰極和直流電感L的一端相接，續(xù)流二極管D5的陽極和直流電感L的另一端同時與霍爾電流互感器CT的另一端相接，控制系統(tǒng)的電流采集信號輸入端與霍爾電流互感器CT的電流采集信號輸出端相接；
[0011]分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1的控制端與控制系統(tǒng)的控制信號輸出端相接，分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1的另一端與旁路開關(guān)K的動端相接，旁路開關(guān)K的靜端與二極管D4的陰極相接；
[0012]分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1與旁路開關(guān)K的連接端作為保護電路的輸入端；保護電路的輸入端與逆變器的輸出端連接；
[0013]二極管D4與旁路開關(guān)K的連接端作為保護電路的輸出端。
[0014]旁路開關(guān)K為機械開關(guān)，用于接入或斷開保護電路。
[0015]霍爾電流互感器CT為直流互感器，用于監(jiān)測故障電流。
[0016]可控開關(guān)管T2為絕緣柵雙極晶體管。
[0017]有益效果:本發(fā)明所述的一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路，串接在逆變器與負載之間，采用分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1、暫態(tài)電流抑制橋型電路和旁路開關(guān)K組成光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路。與傳統(tǒng)的保護電路相比，利用暫態(tài)電流抑制橋型電路中直流電感來限制系統(tǒng)故障初期短路電流上升變化率，且無需控制系統(tǒng)響應(yīng)，瞬時自動投入，從而避免暫態(tài)電流沖擊損壞逆變器，使控制系統(tǒng)有充足的響應(yīng)時間控制分斷電子開關(guān)，能夠很好的保護逆變器主電路，且加入暫態(tài)電流抑制橋型電路對正常運行時對交流回路無任何影響，解決了光伏發(fā)電系統(tǒng)負載側(cè)出現(xiàn)瞬時沖擊或短路故障時回路電流突然增大導(dǎo)致逆變器元件損壞的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路的原理框圖。
[0019]圖2是一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路的電路連接示意圖。
【具體實施方式】
[0020]【具體實施方式】一:參照圖1和圖2具體說明本實施方式，本實施方式所述的一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路，包括:分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1、暫態(tài)電流抑制橋型電路和旁路開關(guān)K ;
[0021]暫態(tài)電流抑制橋型電路由整流二極管D1?D4、直流電感L、續(xù)流二極管D5、霍爾電流互感器CT和可控開關(guān)管T2組成；
[0022]整流二極管D1的陽極同時與分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1的一端和整流二極管D3的陰極相接，整流二極管D1的陰極同時與可控開關(guān)管T2的集電極和整流二極管D2的陰極相接，整流二極管D2的陽極與整流二極管D4的陰極相接，整流二極管D4的陽極同時與或霍爾電流互感器CT的一端和整流二極管D3的陽極相接；
[0023]可控開關(guān)管T2的門極與控制系統(tǒng)的門極驅(qū)動信號輸出端相接，可控開關(guān)管T2的發(fā)射極同時與續(xù)流二極管D5的陰極和直流電感L的一端相接，續(xù)流二極管D5的陽極和直流電感L的另一端同時與霍爾電流互感器CT的另一端相接，控制系統(tǒng)的電流采集信號輸入端與霍爾電流互感器CT的電流采集信號輸出端相接；
[0024]分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1的控制端與控制系統(tǒng)的控制信號輸出端相接，分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1的另一端與旁路開關(guān)K的動端相接，旁路開關(guān)K的靜端與二極管D4的陰極相接；
[0025]分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1與旁路開關(guān)K的連接端作為保護電路的輸入端；保護電路的輸入端與逆變器的輸出端連接；
[0026]二極管D4與旁路開關(guān)K的連接端作為保護電路的輸出端。
[0027]工作原理如下:[0028]系統(tǒng)正常運行時，旁路開關(guān)K處于斷開狀態(tài)，控制系統(tǒng)的控制信號輸出端發(fā)送控制信號使分斷雙向可控硅電子開關(guān)Tl和可控開關(guān)管T2處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時，暫態(tài)電流抑制橋型電路工作，交流系統(tǒng)通過不控整流橋和T2對L進行充磁，電感L中流過直流電流，忽略整流管壓降，L和橋路兩端電壓基本為零，即阻抗為零，對交流回路無影響。
[0029]系統(tǒng)故障時，交流回路的電流突然上升，交流回路的電流變化情況通過霍爾電流互感器CT監(jiān)測，并由控制系統(tǒng)的電流采集信號輸入端發(fā)送給控制系統(tǒng)；由于直流電感L具有流過的電流不能發(fā)生突變的特點，即當(dāng)流過直流電感L的電流突然變化時，電感L會產(chǎn)生自感電動勢，表達式為u=L*di/dt,式中，u表示電動勢,i表示電流,t表示時間,L表示直流電感值。自感電動勢的方向與被加到電感上的電壓方向相反，以阻止電流的變化率。當(dāng)交流側(cè)發(fā)生短路等故障時，霍爾電流互感器CT檢測到故障電流時，直流電感L瞬時投入故障回路以抑制故障電流上升率，由于瞬時抑制了暫態(tài)電流，為控制系統(tǒng)控制分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1的斷開贏得了時間，從而使控制系統(tǒng)有足夠的響應(yīng)時間控制T1進而切除故障回路，確保逆變器回路不會受到?jīng)_擊而損壞。
[0030]同時，通過控制系統(tǒng)發(fā)出指令封鎖可控開關(guān)管T2門極驅(qū)動信號，暫態(tài)電流抑制橋型電路停止工作，直流電感L中的電流通過續(xù)流二極管D5續(xù)流，并在2-3個周期內(nèi)衰減到零。整個保護電路退出運行。
[0031]若保護電路出現(xiàn)故障，為了不影響系統(tǒng)正常工作，閉合旁路開關(guān)K，檢修保護電路以后，再斷開旁路開關(guān)K，從而保證保護電路重新串接在逆變器與負載之間，起保護作用。
[0032]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路作進一步說明，本實施方式中，旁路開關(guān)K為機械開關(guān)，用于接入或斷開保護電路。
[0033]【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路作進一步說明，本實施方式中，霍爾電流互感器CT為直流互感器，用于監(jiān)測故障電流。
[0034]【具體實施方式】四:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路作進一步說明，本實施方式中，可控開關(guān)管T2為絕緣柵雙極晶體管。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路，其特征在于:它包括:分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1、暫態(tài)電流抑制橋型電路和芳路開關(guān)K ； 暫態(tài)電流抑制橋型電路由整流二極管D1?D4、直流電感L、續(xù)流二極管D5、霍爾電流互感器CT和可控開關(guān)管T2組成； 整流二極管D1的陽極同時與分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1的一端和整流二極管D3的陰極相接，整流二極管D1的陰極同時與可控開關(guān)管T2的集電極和整流二極管D2的陰極相接，整流二極管D2的陽極與整流二極管D4的陰極相接，整流二極管D4的陽極同時與或霍爾電流互感器CT的一端和整流二極管D3的陽極相接； 可控開關(guān)管T2的門極與控制系統(tǒng)的門極驅(qū)動信號輸出端相接，可控開關(guān)管T2的發(fā)射極同時與續(xù)流二極管D5的陰極和直流電感L的一端相接，續(xù)流二極管D5的陽極和直流電感L的另一端同時與霍爾電流互感器CT的另一端相接，控制系統(tǒng)的電流采集信號輸入端與霍爾電流互感器CT的電流采集信號輸出端相接； 分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1的控制端與控制系統(tǒng)的控制信號輸出端相接，分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1的另一端與旁路開關(guān)K的動端相接，旁路開關(guān)K的靜端與二極管D4的陰極相接； 分斷雙向可控硅電子開關(guān)T1與旁路開關(guān)K的連接端作為保護電路的輸入端；保護電路的輸入端與逆變器的輸出端連接； 二極管D4與旁路開關(guān)K的連接端作為保護電路的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路，其特征在于:旁路開關(guān)K為機械開關(guān)，用于接入或斷開保護電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路，其特征在于:霍爾電流互感器CT為直流互感器，用于監(jiān)測故障電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏逆變器輸出暫態(tài)保護電路，其特征在于:可控開關(guān)管T2為絕緣柵雙極晶體管。
【文檔編號】H02H7/122GK103500987SQ201310481492
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】陳繼開, 王振浩, 張明江, 于海洋, 武國良, 徐冰亮 申請人:國家電網(wǎng)公司, 黑龍江省電力科學(xué)研究院