降壓并網(wǎng)光伏逆變器及其啟機方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種降壓并網(wǎng)光伏逆變器及其啟機方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能具有安全、清潔和資源普遍性等優(yōu)點，能夠成為替代化石能源主要的可再 生能源。太陽能光伏發(fā)電在其開發(fā)研宄、市場開拓以及產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)早已作為全球各國 激烈競爭的焦點。
[0003] 圖1是先有技術(shù)的光伏逆變器。如圖1所示，目前的光伏逆變器是采用三相逆變 橋。為了限制光伏逆變器第一次啟動產(chǎn)生的沖擊電流時，首先閉合熔斷器F1，通過預(yù)充電電 阻R對穩(wěn)壓電容充電，待電容充電完成后，最后閉合直流斷路器。
[0004] 然而，由于預(yù)充電過程時，穩(wěn)壓電容最大耐壓是光伏陣列的開路電壓，也就是說光 伏逆變器的功率器件的耐壓必須大于光伏陣列的開路電壓。因此，我們在設(shè)計光伏陣列的 組串時，所串的光伏組件的開路電壓不應(yīng)大于逆變器功率器件的耐壓。
[0005] 因此，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，現(xiàn)有的小容量的并網(wǎng)光伏逆變器已經(jīng)成為制 約光伏電站向智能化、模塊化發(fā)展的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種降壓并網(wǎng)光伏逆變器，以提高光伏逆變器的并網(wǎng)容量。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種降壓并網(wǎng)光伏逆變器，所述 降壓并網(wǎng)光伏逆變器包括直流斷路器、穩(wěn)壓電容、三相逆變橋、濾波器、交流斷路器以及降 壓裝置，其中，所述直流斷路器包括第三開關(guān)（S1),該第三開關(guān)（S1)設(shè)置于第三導(dǎo)線（Ltl) 上，所述降壓裝置包括預(yù)充電電阻（R1)和非線性電阻（R2)，所述預(yù)充電電阻（R1)的一端與 所述穩(wěn)壓電容的正極電連接，所述預(yù)充電電阻（R1)的另一端通過第一導(dǎo)線（L1)與所述第三 導(dǎo)線（Ltl)電連接，所述非線性電阻（R2)的一端通過第二導(dǎo)線（L2)與所述第三導(dǎo)線（Ltl)電 連接，所述非線性電阻（R2)的另一端接地，以及在所述第一導(dǎo)線（L1)上設(shè)有第一開關(guān)（QB1) 和在所述第二導(dǎo)線（L2)上設(shè)有第二開關(guān)（QB2)。
[0008] 較佳地，所述降壓裝置還包括CPU模塊、第一繼電器和第二繼電器，其中，所述第 一繼電器與所述第一開關(guān)電連接，所述第二繼電器與所述第二開關(guān)電連接，以及所述CPU 模塊分別與所述第一繼電器和所述第二繼電器電連接。
[0009] 較佳地，所述非線性電阻為可調(diào)電阻。
[0010] 較佳地，所述降壓裝置還包括電源，所述電源與所述第一繼電器、所述第二繼電器 以及所述CPU模塊電連接從而為所述第一繼電器、所述第二繼電器以及所述CPU模塊提供 電能。
[0011] 較佳地，所述預(yù)充電電阻為線性電阻。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種降壓并網(wǎng)光伏逆變器的啟機方法，所述降 壓并網(wǎng)光伏逆變器包括直流斷路器、穩(wěn)壓電容、三相逆變橋、濾波器、交流斷路器以及降壓 裝置，其中，所述直流斷路器包括第三開關(guān)（S1),該第三開關(guān)（S1)設(shè)置于第三導(dǎo)線（Ltl)上， 所述降壓裝置包括預(yù)充電電阻（R1)和非線性電阻（R2)，所述預(yù)充電電阻（R1)的一端與所述 穩(wěn)壓電容的正極電連接，所述預(yù)充電電阻（R1)的另一端通過第一導(dǎo)線（L1)與所述第三導(dǎo)線 (U)電連接，所述非線性電阻的一端通過第二導(dǎo)線（L2)與所述第三導(dǎo)線（Ltl)電連接，所述 非線性電阻的另一端接地，以及在所述第一導(dǎo)線（L1)上設(shè)有第一開關(guān)（QB1)和在所述第二 導(dǎo)線（L2)上設(shè)有第二開關(guān)（QB2)，其中，所述方法包括以下步驟：
[0013] 步驟一、閉合第二開關(guān)（QB2);
[0014] 步驟二、當(dāng)所述第三開關(guān)（S1)上游電壓降低到電壓仏時，閉合第一開關(guān)（QBJ;
[0015] 步驟三、當(dāng)所述穩(wěn)壓電容充電完成后，閉合所述直流斷路器的所述第三開關(guān)（S1) 及其他所有開關(guān)；
[0016] 步驟四、當(dāng)所述降壓并網(wǎng)光伏逆變器滿足啟動條件后，啟動所述降壓并網(wǎng)光伏逆 變器；
[0017] 步驟五、當(dāng)所述降壓并網(wǎng)光伏逆變器穩(wěn)定運行時間t后，斷開第二開關(guān)（QB2)，完成 整個降壓并網(wǎng)光伏逆變器的啟機過程。
[0018] 較佳地，所述降壓并網(wǎng)光伏逆變器的啟動條件為同時滿足以下條件：直流輸入開 關(guān)需閉合；直流預(yù)充電完成；直流輸入電壓高于UnlOs后；直流輸出斷路器需處于合閘準(zhǔn)備 就緒；以及當(dāng)前處于所在經(jīng)煒度日出日落時間內(nèi)。
[0019] 較佳地，所述降壓裝置還包括CPU模塊、第一繼電器和第二繼電器，其中，所述第 一繼電器與所述第一開關(guān)電連接，所述第二繼電器與所述第二開關(guān)電連接，所述CPU模塊 分別與所述第一繼電器和所述第二繼電器電連接，其中，通過所述CPU模塊向所述第二繼 電器發(fā)送指令來執(zhí)行所述步驟一，以及通過所述CPU模塊向所述第一繼電器發(fā)送指令來執(zhí) 行所述步驟二。
[0020] 較佳地，所述非線性電阻為可調(diào)電阻，以及在所述步驟二中，通過調(diào)節(jié)所述非線性 電阻來控制所述電壓仏的大小。
[0021] 較佳地，所述時間t為所述光伏逆變器的輸出功率從0增加到最大輸出功率所需 的時間。
[0022] 較佳地，所述電壓U1滿足以下關(guān)系：Un<U'Uc，其中Un為光伏逆變器的最大工作 電壓，Uc為接入所述光伏逆變器的光伏組件的開路電壓。
[0023] 本發(fā)明的降壓并網(wǎng)光伏逆變器可以提高光伏逆變器的并網(wǎng)容量，同時還可以解決 在極度寒冷條件下光伏組件開路電壓過高導(dǎo)致光伏逆變器不能自啟的問題。
【附圖說明】
[0024] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的光伏逆變器的連接示意圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明的降壓并網(wǎng)光伏逆變器的連接示意圖；以及
[0026] 圖3是本發(fā)明的降壓并網(wǎng)光伏逆變器的CPU模塊的控制示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細(xì)說明，以便更清楚理解本發(fā)明的 目的、特點和優(yōu)點。應(yīng)理解的是，附圖所示的實施例并不是對本發(fā)明范圍的限制，而只是為 了說明本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)精神。
[0028] 術(shù)語說明
[0029] 光伏逆變器：通過電力電子器件（MOSFET、IGBT等）連接電阻電容，以脈沖寬度調(diào) 制的方式控制器件的通斷，把匯流箱傳輸來的直流電轉(zhuǎn)變成交流電，同時完成光伏組件的 最大功率點跟蹤（MPPT)，保證智能控制及反孤島效應(yīng)等。
[0030] 預(yù)充電電阻：在逆變器的直流母線電容器在充電前兩端電壓為零，在設(shè)備充電的 瞬間相當(dāng)于短路，會產(chǎn)生很大的沖擊電流，很容易造成逆變器的功率器件損壞。因此需要在 預(yù)充電過程中在充電回路串聯(lián)一電阻，以起到限制電流的作用。這電阻就稱為預(yù)充電電阻。
[0031] 穩(wěn)壓電容：電壓源正負(fù)端并聯(lián)一電容，用于斬波、逆變等電路時，具有很好的濾波 作用；當(dāng)電壓變化時，由于電容儲能的作用，兩端的電壓不能突變，就保證了電壓的平穩(wěn)。
[0032] 上游電壓：直流斷路器進線處端口電壓。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種降壓并網(wǎng)光伏逆變器100。圖1是本發(fā)明的降壓 并網(wǎng)光伏逆變器100的連接示意圖。如圖1所示，降壓并網(wǎng)光伏逆變器100包括直流斷路 器10、穩(wěn)壓電容20、三相逆變橋30、濾波器40、交流斷路器60以及降壓裝置。
[0034] 其中，直流斷路器10、穩(wěn)壓電容20、三相逆變橋30、濾波器40以及交流斷路器60 依次電連接，直流斷路器10用于連接光伏組件，交流斷路器用于連接電網(wǎng)。降壓裝置包括 (PU模塊51、第一繼電器52、電源53、預(yù)充電電阻R1、非線性電阻R2、第一導(dǎo)線L1、第二導(dǎo)線 L2、第一開關(guān)QB1I^及第二開關(guān)QB2。其中，第一繼電器52和第二繼電器54均為二開二閉獨 立接點。
[0035] 直流斷路器10包括多個開關(guān)，其中第三開關(guān)S1S置于第三導(dǎo)線Ltl上，預(yù)充電電阻 R1的一端通過第一導(dǎo)線L:連接于穩(wěn)壓電容20的正極，預(yù)充電電阻Ri的另一端通過第一導(dǎo) 線1^連接于第三導(dǎo)線L^上，非線性電阻R2的一端通過第二導(dǎo)線L2連接于第三導(dǎo)線L。上， 非線性電阻R2的另一端接地，在第一導(dǎo)線L:上設(shè)有第一開關(guān)QBi和在第二導(dǎo)線L2上設(shè)有第 二開關(guān)QB2。其中，直流斷路器10的第三開關(guān)S1與其他所有開關(guān)先并聯(lián)后再通過第三導(dǎo)線 U與穩(wěn)壓電容20串聯(lián)。
[0036] 在本實施例中，非線性電阻R2為可調(diào)電阻，通過調(diào)節(jié)非線性電阻R2可以控制第三 開關(guān)S1的上游電壓的大小，以及預(yù)充電電阻R1為線性電阻，通過預(yù)充電電阻R1可以防止穩(wěn) 壓電容被擊穿，
[0037] 電源53與第一繼電器52、第二繼電器54以及CPU模塊51電連接，從而為第一繼 電器52、第二繼電器54以及CPU模塊51提供電能。CPU模塊51與第一繼電器52和第二 繼電器54電連接從而分別向第一繼電器52和第二繼電器54發(fā)送指令，第一繼電器52和 第二繼電器54接收來自CPU模塊51的指令并控制第一開關(guān)QB1和第二開關(guān)QB2的開閉。
[0038] 圖2是CPU模塊的示意圖。如圖2所述，CPU模塊能夠發(fā)出信號101、102、103、104、 105以及107,其中信號101控制第一開關(guān)QB1合閘；信號102控制第一開關(guān)QBi分閘；信號 103控制第二開關(guān)QB2合閘；信號