適用于cigs光伏組件的光伏逆變器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器，包括過流保護保險絲、霍爾元件和保護繼電器，過流保護保險絲的熔斷值大于等于2A且過流保護保險絲的一端與CIGS光伏組件的負極相連，過流保護保險絲的另一端與霍爾元件的正極相連，霍爾元件的負極接地，霍爾元件的信號輸出端與保護繼電器相連，保護繼電器的輸出端與光伏逆變器的逆變器控制系統(tǒng)相連。本實用新型光伏逆變器無需頻繁更換接地電阻，減小了現(xiàn)場工作量，能夠準確檢測接地漏電流，擴大了CIGS光伏組件應用范圍，可以應用于100kW容量以上光伏電站。
【專利說明】適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種太陽能光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種適用于CIGS光伏組 件的光伏逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)使用半導體光電原理，利用光伏組件把太陽光輻射能量轉(zhuǎn)化 為直流電，送入逆變器，逆變器把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并入電網(wǎng)，完成能量轉(zhuǎn)換和利用過 程。
[0003] 光伏組件類型有晶硅、非晶硅兩大類型。非晶硅技術(shù)中有一種是CIGS(銅銦鎵 錫金屬化合物技術(shù)），由于其制作過程簡單，材料消耗少，發(fā)電能力強（相同條件高于晶硅 20 %左右），溫度系數(shù)低，穩(wěn)定性高，壽命長，能源回收期很短，且能在柔性狀態(tài)下與建筑有 良好結(jié)合等突出優(yōu)點，逐漸得到越來越多應用。但CIGS光伏組件在應用中，會存在一個很 突出問題：CIGS是由Cu (銅）、In (銦）、Ga (鎵）、Se (硒）四種元素構(gòu)成最佳比例的黃銅 礦結(jié)晶作為吸收層，厚度很薄，每片電池板的CIGS吸收層所需膜層厚度不超過3 μ m，其內(nèi) 部結(jié)構(gòu)對漏電流耐受能力低。若應用中出現(xiàn)漏電流，極易損壞。這一點嚴重限制了 CIGS使 用，遠遠不及晶硅應用范圍廣度。
[0004] 目前解決上述問題的方法是在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的負極設(shè)置負極接地保護電 路，保護漏電流不過大，如圖1所示結(jié)構(gòu)，包括與CIGS光伏組件1依次連接的直流側(cè)濾波器 2、逆變回路3、交流側(cè)濾波器4和隔離變壓器5,以及與逆變回路3連接的逆變器控制系統(tǒng)， 通過隔離變壓器5隔離電網(wǎng)，屏蔽電網(wǎng)漏電流。CIGS光伏組件1正極對地正電壓，負極對 地電壓為零，負極接地保護電路中采用串聯(lián)的兩個負極接地保護保險絲：接地電阻R1和接 地電阻R2,兩接地電阻內(nèi)分別設(shè)置撞針：撞針P1和撞針P2。由于CIGS光伏組件1本身特 性，其仍然對地有很大電容存在，每當環(huán)境條件出現(xiàn)一些變化，比如遮擋、部分組件損壞等 情況，電容不可避免對地放電。CIGS與其它薄膜光伏組件不同的是，其對漏電流耐受能力極 低，其它普通非晶硅薄膜光伏組件耐受能力達到l〇A，CIGS通常只有20mA。其工作過程是 ： CIGS光伏組件開始運行，各組件工作條件均勻一致，組件絕緣高，漏電流小于20mA，滿足電 池安全運行的要求。當組件工作在如下條件下，可能出現(xiàn)漏電流超標。包括：a，組件暴露 于高溫高濕條件下，絕緣會降低，性能出現(xiàn)劣化；b，由于光照輻射、溫度、濕度或陰影遮擋等 原因，組件工作條件出現(xiàn)不均勻，造成瞬時漏電流超標。c，可能有其它更復雜原因。結(jié)果就 是漏電流超過20mA，燒毀保險絲并使逆變器停機。這里之所以使用兩個負極接地保護保險 絲，是為了保證工作可靠性。如果任何一個保險絲斷開，即接地電阻熔斷，彈出撞針，送出信 號給繼電器控制系統(tǒng)，繼電器控制系統(tǒng)發(fā)停機型號給逆變器停機。遠程得到信息后，需要現(xiàn) 場更換保險絲并恢復逆變器運行。故上述方式存在問題：1，光伏逆變器負極接地保護保險 絲屢屢被燒斷，造成停機，影響發(fā)電，增大維護工作量。保險絲更換過于頻繁，但直接使用大 阻值保險又不滿足組件生產(chǎn)廠商要求。2,不同電站容量中對漏電流要求也不同，CIGS耐受 20mA如此微量的電流，根本不可能應用到超過100kW大型電站中，因為根據(jù)實測情況，超過 lOOkW容量CIGS電站漏電流普遍超過4A。故現(xiàn)有的CIGS光伏組件應用范圍很小，只能適 用于100kW以下電站使用。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型針對現(xiàn)有的光伏逆變器采用串聯(lián)的兩個負極接地保護保險絲存在的 問題，提供一種新型的適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器，通過設(shè)置過流保護保險絲和保 護繼電器，減小現(xiàn)場工作量，并能夠準確檢測接地漏電流，擴大了 CIGS光伏組件應用范圍， 可以應用于l〇〇kW容量以上光伏電站。
[0006] 本實用新型的技術(shù)方案如下：
[0007] -種適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器，其特征在于，包括過流保護保險絲、霍 爾元件和保護繼電器，所述過流保護保險絲的熔斷值大于等于2A且所述過流保護保險絲 的一端與CIGS光伏組件的負極相連，所述過流保護保險絲的另一端與霍爾元件的正極相 連，所述霍爾元件的負極接地，所述霍爾元件的信號輸出端與保護繼電器相連，所述保護繼 電器的輸出端與光伏逆變器的逆變器控制系統(tǒng)相連。
[0008] 所述保護繼電器除設(shè)置有接收霍爾元件的信號的漏電流信號接收端子，還設(shè)置有 輸入信號端子，所述保護繼電器上設(shè)置有調(diào)節(jié)面板。
[0009] 所述保護繼電器使用24V直流控制電源。
[0010] 所述過流保護保險絲的熔斷值設(shè)置為5A。
[0011] 所述光伏逆變器設(shè)置有取自直流側(cè)進線的電源；和/或，所述光伏逆變器設(shè)置有 取自交流側(cè)出線的開關(guān)電源；和/或，在光伏逆變器的交流側(cè)設(shè)置有UPS電源。
[0012] 本實用新型的技術(shù)效果如下：
[0013] 本實用新型提供的適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器，通過設(shè)置過流保護保險 絲、霍爾元件和保護繼電器，使得光伏逆變器具有了全新的負極接地回路，在CIGS光伏組 件的負極串聯(lián)過流保護保險絲，能夠避免回路中可能會出現(xiàn)的局部短路情形，熔斷值大于 等于2A，以滿足光伏逆變器更適用于CIGS薄膜光伏組件。通過霍爾元件獲取漏電流，并將 該漏電流輸入至保護繼電器，由保護繼電器完成繼電保護，實現(xiàn)在漏電流限制以內(nèi)時光伏 逆變器內(nèi)的電路暢通，在漏電流超過允許值即漏電流越限時，保護繼電器和接地斷開，并發(fā) 出信號給逆變器控制系統(tǒng)，逆變器控制系統(tǒng)控制逆變器自動停機，保護繼電器和接地恢復 閉合，以及在之后再自動開機后并正常運行，省去了頻繁更換負極接地保護保險絲的工作， 減小了現(xiàn)場工作量，自動化運行提高發(fā)電量。而且本實用新型的光伏逆變器的電流工作范 圍大，CIGS光伏組件可靈活設(shè)定接地漏電流值，運行穩(wěn)定，安全性高。該光伏逆變器能夠 準確檢測接地漏電流，還可以根據(jù)其規(guī)律，優(yōu)化太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)配置參數(shù)，提高運行效 率；擴大了 CIGS光伏組件應用范圍，可以應用于100kW容量以上光伏電站，甚至能用于兆瓦 級大型地面電站。這對于CIGS光伏組件的應用推廣有很大作用。
[0014] 光伏逆變器優(yōu)選設(shè)置有取自直流側(cè)進線的電源，設(shè)置有取自交流側(cè)出線的開關(guān)電 源，以及在光伏逆變器的交流側(cè)設(shè)置有UPS電源。上述設(shè)置修改了現(xiàn)有光伏逆變器的直流 電源供電電路，設(shè)置一種或多種電源提供方式，尤其在多種電源提供方式時，多路電源均可 使用并互為備用，保證逆變器控制系統(tǒng)工作有效，提高了光伏逆變器乃至整個太陽能光伏 發(fā)電系統(tǒng)運行的安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為現(xiàn)有的光伏逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為本實用新型適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖中各標號列示如下：
[0018] 1 - CIGS光伏組件；2 -直流側(cè)濾波器；3 -逆變回路；4 一交流側(cè)濾波器；5 -隔 離變壓器；6 -過流保護保險絲；7 -霍爾元件；8 -保護繼電器；R1 -接地電阻；R2 -接地 電阻；P1 -撞針；P2 -撞針。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本實用新型進行說明。
[0020] 本實用新型涉及一種適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器（簡稱逆變器），其結(jié)構(gòu) 如圖2所示，包括直流側(cè)濾波器2、逆變回路3、交流側(cè)濾波器4、隔離變壓器5、過流保護保 險絲6、霍爾元件7、保護繼電器8和逆變器控制系統(tǒng)。在光伏逆變器中，可以理解為是逆變 回路3的一側(cè)為直流側(cè)電路，另一側(cè)為交流側(cè)電路，利用CIGS光伏組件1把太陽光輻射能 量轉(zhuǎn)換為直流電，經(jīng)直流側(cè)電路、逆變回路3和交流側(cè)電路，最終該直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸 出，并入電網(wǎng)。直流側(cè)電路包括直流側(cè)濾波器2，設(shè)置直流側(cè)濾波器2能夠消除直流側(cè)電路 中的干擾，交流側(cè)電路包括交流側(cè)濾波器4,設(shè)置交流側(cè)濾波器4能夠消除交流側(cè)電路中的 干擾。直流側(cè)濾波器2與CIGS光伏組件1相連，交流側(cè)濾波器4與隔離變壓器5相連，通 過隔離變壓器5隔離電網(wǎng)，屏蔽電網(wǎng)漏電流，隔離變壓器5為隔離升壓變壓器。逆變器控制 系統(tǒng)與逆變回路3相連。
[0021] 過流保護保險絲6的一端與CIGS光伏組件1的負極相連，過流保護保險絲6的另 一端與霍爾元件7的正極相連，過流保護保險絲的熔斷值大于等于2A，該熔斷值優(yōu)選設(shè)置 為5A，以滿足該光伏逆變器適用于CIGS薄膜光伏組件?；魻栐?具有正極、負極和信號 輸出端，其正極與過流保護保險絲6相連，其負極接地，其信號輸出端與保護繼電器8相連， 保護繼電器8的輸出端與光伏逆變器的逆變器控制系統(tǒng)相連。
[0022] 霍爾元件7獲取漏電流作為模擬量輸入信號輸入至保護繼電器8,保護繼電器8通 過端子④接收該漏電流輸入信號，即為實時漏電流信號，該端子④為漏電流信號接收端子。 保護繼電器8上可通過端子①、②、③等作為輸入信號端子，如輸入漏電流限值，或輸入逆 變器待機0K，或輸入系統(tǒng)是否正常等其它條件。保護繼電器8上設(shè)置有調(diào)節(jié)面板，可進行 漏電流限值調(diào)節(jié)設(shè)置、越限延時設(shè)置和調(diào)節(jié)、停機延時設(shè)置等。保護繼電器8上的端子⑥和 ⑦為復位端子。保護繼電器8使用24V直流控制電源，如圖2所示的電源端子⑩和?。保護 繼電器8的輸出信號（如端子?、?、?、?）可以是斷開接地回路、斷開逆變器、警告信 號、視覺顯示、通信信號、閉合接地回路、逆變器開機等信號，保護繼電器8的輸出信號輸出 至逆變器控制系統(tǒng)。
[0023] 本實用新型所涉及的適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器設(shè)計新的逆變器負極接 地回路，通過霍爾元件7獲取漏電流，并將該漏電流輸入至保護繼電器8,由保護繼電器8完 成繼電保護，在漏電流超過允許值即漏電流越限時，保護繼電器8和接地斷開，并發(fā)出信號 給逆變器控制系統(tǒng)，逆變器控制系統(tǒng)控制逆變器自動停機，保護繼電器和接地恢復閉合。延 時一段時間后，逆變器自動開機，正常運行。該光伏逆變器的主要設(shè)計思路是：漏電流限值 以內(nèi)，必須保證光伏逆變器內(nèi)的電路暢通；電流工作范圍大，可能ImA-lOA變化，整定范圍 大；超過限制后，動作時間需要有一定延遲；保護動作，必須切斷接地電路，同時，逆變器停 機，保護動作前電流值應該記錄；動作以后，延遲60s時間（可以設(shè)定）要求能自恢復，可自 恢復3次，每次運行時間如果最長不超過5min，逆變器停機報檢查報警。上述思路主要考慮 CIGS光伏組件運行特點是漏電流變化大，速度快。很可能一次陰影或工作性能劣化都可能 導致漏電流增大，漏電流增大有時候是瞬時發(fā)生，又很快消失，也有可能是永久性。
[0024] 下面對保護繼電器斷開工作和重新投入工作的優(yōu)選工作方式進行舉例說明。根據(jù) CIGS光伏組件類型特性，在保護繼電器中設(shè)定漏電流限值和動作延遲時間。CIGS光伏組件 投入工作，逆變器運行。使用霍爾元件取漏電流作為電流輸入信號，與設(shè)定值比較。如果電 流值越限，保護繼電器和接地斷開，同時，發(fā)出信號停止逆變器運行，保護繼電器和接地恢 復閉合。逆變器停止后延時60s，逆變器控制系統(tǒng)發(fā)出信號給繼電器閉合，閉合以后，逆變器 啟動。如果重新投入運行時間超過2min，則認為上述越限屬于短時工作條件突變原因，造成 的短時越限，逆變器仍可以投入正常運行。如果小于2min再次出現(xiàn)保護繼電器動作，則認 為CIGS光伏組件工作性能可能出現(xiàn)劣化。逆變器控制系統(tǒng)計數(shù)器開始累積計數(shù)。連續(xù)兩 次不正常，逆變器不再發(fā)信號給繼電器閉合，保持停機，逆變器發(fā)出報警維修信號。維修完 畢，手動閉合繼電器。逆變器啟動，開始正常運行。
[0025] 本實用新型所涉及的適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器，優(yōu)選增設(shè)一個或多個 電源提供電路，具體可以在直流側(cè)電路設(shè)置有光伏直流側(cè)進線電源，是取自直流側(cè)進線的 電源；在交流側(cè)設(shè)置有交流側(cè)出線開關(guān)電源；在交流側(cè)設(shè)置有UPS電源。上述設(shè)置修改了現(xiàn) 有光伏逆變器的直流電源供電電路，設(shè)置一種或多種電源提供方式，尤其在多種電源提供 方式時，多路電源互為備用，提高了光伏逆變器乃至整個太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)運行的安全 性。
[0026] 需要說明的是，保護繼電器輸入阻抗與漏電流主回路阻抗（109Ω)相比，可以忽略 不計。因此，無需考慮對漏電流大小造成影響。
[0027] 應當指出，以上所述【具體實施方式】可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明 創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng) 造已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進行修改 或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應涵 蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護范圍當中。
【權(quán)利要求】
1. 一種適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器，其特征在于，包括過流保護保險絲、霍爾 元件和保護繼電器，所述過流保護保險絲的熔斷值大于等于2A且所述過流保護保險絲的 一端與CIGS光伏組件的負極相連，所述過流保護保險絲的另一端與霍爾元件的正極相連， 所述霍爾元件的負極接地，所述霍爾元件的信號輸出端與保護繼電器相連，所述保護繼電 器的輸出端與光伏逆變器的逆變器控制系統(tǒng)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器，其特征在于，所述保護 繼電器除設(shè)置有接收霍爾元件的信號的漏電流信號接收端子，還設(shè)置有輸入信號端子，所 述保護繼電器上設(shè)置有調(diào)節(jié)面板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器，其特征在于，所述保護 繼電器使用24V直流控制電源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器，其特征在于，所述過流 保護保險絲的熔斷值設(shè)置為5A。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的適用于CIGS光伏組件的光伏逆變器，其特征在于， 所述光伏逆變器設(shè)置有取自直流側(cè)進線的電源；和/或，所述光伏逆變器設(shè)置有取自交流 側(cè)出線的開關(guān)電源；和/或，在光伏逆變器的交流側(cè)設(shè)置有UPS電源。
【文檔編號】H02J3/38GK204103462SQ201420595962
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】鄭永剛 申請人:北京中電安博機電技術(shù)有限公司