專利名稱：一種防止太陽能逆變器在清晨和黃昏時(shí)反復(fù)啟動(dòng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及國(guó)際分類H02M交流和交流之間，交流和直流之間，或直流和直流之間以及用于電源或類似的電力系統(tǒng)的變換設(shè)備，以及它們的控制或調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種防止太陽能逆變器在清晨和黃昏時(shí)反復(fù)啟動(dòng)的裝置。
背景技術(shù)：
太陽能逆變器是一種將太陽能面板發(fā)出來的直流電轉(zhuǎn)換成可以接入公共電網(wǎng)的交流電的電力電子裝置?，F(xiàn)在世界上比較通行的太陽能逆變方式為集中逆變器、組串逆變器，多組串逆變器和組件逆變。一個(gè)典型的太陽能逆變器將會(huì)包括以下幾個(gè)部分直流-直流變換器(DC-DC)，直流-交流逆變器(DC-AC),系統(tǒng)控制器(Controller)及輔助電源(SPS, SupplementaryPower Supply)。SPS的作用是給系統(tǒng)的控制電路及逆變器中的開關(guān)器件提供工作及驅(qū)動(dòng)電源，一般情況下SPS的輸入電壓都是低壓直流電壓，如+12V，+15V等，其額定功率在幾十瓦左右。太陽能逆變器或光伏逆變器的市場(chǎng)正在不斷增長(zhǎng)，而這些逆變器需要極高的效率和可靠性。光伏逆變器的一般結(jié)構(gòu)有三種不同的逆變器可供選擇。太陽光照射在通過串聯(lián)方式連接的太陽能模塊上，每一個(gè)模塊都包含了一組串聯(lián)的太陽能電池(Solar Cell)單元。太陽能模塊產(chǎn)生的直流(DC)電壓在幾百伏的數(shù)量級(jí)，具體數(shù)值根據(jù)模塊陣列的光照條件、電池的溫度及串聯(lián)模塊的數(shù)量而定。這類逆變器的首要功能是把輸入的DC電壓轉(zhuǎn)換為一穩(wěn)定的值。該功能通過升壓轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)，并需要升壓開關(guān)和升壓二極管。在第一種結(jié)構(gòu)中，升壓級(jí)之后是一個(gè)隔離的全橋變換器。全橋變壓器的作用是提供隔離。輸入上的第二個(gè)全橋變換器是用來從第一級(jí)的全橋變換器的直流DC變換成交流(AC)電壓。其輸入再經(jīng)由額外的雙觸點(diǎn)繼電器開關(guān)連接到AC電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)之前被濾波，目的是在故障事件中提供安全隔離及在夜間與供電電網(wǎng)隔離。第二種結(jié)構(gòu)是非隔離方案。其中，AC交流電壓由升壓級(jí)輸入的DC電壓直接產(chǎn)生。第三種結(jié)構(gòu)利用功率開關(guān)和功率二極管的創(chuàng)新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，把升壓和AC交流產(chǎn)生部分的功能整合在一個(gè)專用拓?fù)渲斜M管太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率非常低，讓逆變器的效率盡可能接近100%卻非常重要。如果安裝在朝南屋頂上的3kW串聯(lián)模塊預(yù)計(jì)每年可發(fā)電2550kWh。若逆變器效率從95%增加到96%，每年便可以多發(fā)電25kWh。而利用額外的太陽能模塊產(chǎn)生這25kWh的費(fèi)用與增加一個(gè)逆變器相當(dāng)。由于效率從95%提高到96%不會(huì)使到逆變器的成本加倍，故對(duì)更高效的逆變器進(jìn)行投資是必然的選擇。在實(shí)際的太陽能逆變器工作過程中，為了能保證系統(tǒng)控制器的正常運(yùn)行，SPS將是最先工作的部分，以提供足夠穩(wěn)定可靠的供電電源給系統(tǒng)控制器。所以，SPS會(huì)接在太陽能逆變器的輸入側(cè)，直接從太陽能面板陣列(PV array)接收能量。在通常的SPS啟動(dòng)電路中，會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)PV array的開路電壓判斷電路。當(dāng)PV array的開路電壓大于一個(gè)閥值的時(shí)候(如300伏)，SPS即可開始工作。但是這種做法會(huì)引起太陽能逆變器在清晨和黃昏時(shí)重復(fù)啟動(dòng)的問題.這主要是因?yàn)樵赟PS開始工作后，由于太陽能面板的P-V(功率-電壓)曲線特性，PV array的輸入電壓會(huì)隨著逆變器開始工作而逐漸降低,若此時(shí)PV array的輸入功率不能滿足維持太陽能逆變器工作的最低功率要求，會(huì)導(dǎo)致PV array的輸入電壓一直降低而小于SPS的最低工作，SPS會(huì)停止工作導(dǎo)致開機(jī)失敗，而此時(shí)PV array的電壓又會(huì)恢復(fù)到開路電壓，會(huì)讓SPS重新開始工作，這也就是出現(xiàn)了太陽能逆變器會(huì)在清晨和黃昏時(shí)重復(fù)啟動(dòng)的問題。這種太陽能逆變器反復(fù)啟動(dòng)的現(xiàn)象會(huì)隨著太陽能輻照度逐漸加強(qiáng)而PV array輸入功率逐漸增大并最終能保證太陽能逆變器順利啟動(dòng)而消失。但是無疑，這種頻繁的重復(fù)啟動(dòng)會(huì)對(duì)太陽能逆變器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行帶來危害，必須想辦法加以克服，以保證太陽能逆變器可以順利的一次性啟動(dòng)而不是經(jīng)過反復(fù)的開關(guān)機(jī)之后才能運(yùn)行。 已公開專利文獻(xiàn)中，也有個(gè)別相關(guān)技術(shù)方案，但并不能直接應(yīng)用，如專利申請(qǐng)?zhí)?01010154709可避免光伏逆變器輔助電源反復(fù)啟停的電路，該電路為卸荷負(fù)載投切電路，卸荷負(fù)載投切電路接在輸入母線電容和光伏逆變器的輔助電源之間，太陽能電池板通過輸入母線電容向輔助電源供電。通過在光伏逆變器的輔助電源上加載卸荷負(fù)載投切電路，在輔助電源關(guān)機(jī)、沒有工作時(shí)，卸荷負(fù)載投切電路掛載在光伏逆變器的直流母線上，以抑制太陽能電池板在弱光時(shí)過高的開路電壓，避免了過高的太陽能電池板的開路電壓引發(fā)輔助電源開機(jī)；反之，當(dāng)太陽能電池板的輸入能力足夠使輔助電源啟動(dòng)時(shí)，卸荷負(fù)載投切電路被移除，整個(gè)輔助電源系統(tǒng)正常工作。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種防止太陽能逆變器在清晨和黃昏時(shí)反復(fù)啟動(dòng)的裝置，該裝置只有當(dāng)PV array的輸入電壓和輸入功率同時(shí)滿足要求的時(shí)候，SPS才會(huì)開始啟動(dòng)。本實(shí)用新型的發(fā)明目的是通過如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的在PV輸入電壓判斷電路和SPS主電路之間并連接入PV輸入功率判斷電路裝置。本實(shí)用新型的有益效果是，由于加入了功率判斷電路，當(dāng)PV array的輸入功率與輸入電壓同時(shí)滿足設(shè)定要求，逆變器開始正常啟動(dòng)工作，避免了太陽能逆變器清晨和黃昏啟動(dòng)時(shí)頻繁開關(guān)機(jī)的問題。

圖I是現(xiàn)有典型的太陽能逆變器電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有通常的SPS啟動(dòng)裝置電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型加裝一個(gè)PV array的輸入功率判斷電路的SPS啟動(dòng)裝置電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是現(xiàn)有輸入功率和輸入電壓曲線對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。從前面的分析中可以看到[0018]太陽能逆變器的正常啟動(dòng)應(yīng)當(dāng)不僅要求PV array的輸入電壓達(dá)到一定值，同時(shí)，還需要PV array的輸入功率達(dá)到一定值。因此，需要加裝一個(gè)PV array的輸入功率判斷電路，只有這樣，當(dāng)PV array的輸入電壓和輸入功率同時(shí)滿足要求的時(shí)候，SPS才會(huì)開始啟動(dòng)。在PV輸入電壓判斷電路和SPS主電路之間并連接入PV輸入功率判斷電路裝置。此輸入功率判斷電路的核心由功率電阻或者功率消耗器件組成，在太陽能逆變器啟動(dòng)之前，PV array的輸入功率會(huì)消耗在這些功率電阻上。功率電阻的選擇將由逆變器的最低運(yùn)行功率決定。如附圖3所示，當(dāng)PV array的輸入功率與輸入電壓達(dá)到設(shè)定限值的時(shí)候，此輸入功率判斷電路與PV輸入電壓判斷電路同時(shí)會(huì)向SPS發(fā)入信號(hào)，告之PV array的輸入功率 與輸入電壓已同時(shí)滿足設(shè)定要求，逆變器即可開始正常啟動(dòng)工作。下面以圖例來說明此技術(shù)方案所帶來的效果。在本實(shí)用新型中，SPS必須同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件才能開始運(yùn)行，即I、PV array輸入電壓>電壓閥值，如250V ;2、PV array輸入功率>功率閥值，如50W ；如附圖4所示，curvel 4代表不同太陽光輻照條件下的輸入功率和輸入電壓曲線。在舊方案現(xiàn)有技術(shù)中，由于只要條件I滿足要求，逆變器即可啟動(dòng)運(yùn)行，所以處于區(qū)域Al、A2的曲線(即曲線2，3和4)都觸發(fā)逆變器進(jìn)行啟動(dòng)；但是事實(shí)上，由于曲線2的最大功率不足50W，所以一旦逆變器開始啟動(dòng)必然會(huì)出現(xiàn)功率不足的問題導(dǎo)致重新關(guān)機(jī)。也就是說不能真正滿足逆變器開機(jī)的要求。同時(shí)，在本實(shí)用新型中，由于加入了功率判斷電路，所以只有區(qū)域A2的曲線3和4才能滿足逆變器的啟動(dòng)條件，而曲線2則被排除在外。這樣避免了太陽能逆變器清晨和黃昏啟動(dòng)時(shí)頻繁開關(guān)機(jī)的問題。這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求1.ー種防止太陽能逆變器在清晨和黃昏時(shí)反復(fù)啟動(dòng)的裝置，其特征是在PV輸入電壓判斷電路和SPS主電路之間并連接入PV輸入功率判斷電路裝置。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種防止太陽能逆變器在清晨和黃昏時(shí)反復(fù)啟動(dòng)的裝置，其特征是此輸入功率判斷電路的核心由功率電阻或者功率消耗器件組成，在太陽能逆變器啟動(dòng)之前，PV array的輸入功率會(huì)消耗在這些功率電阻上。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種防止太陽能逆變器在清晨和黃昏時(shí)反復(fù)啟動(dòng)的裝置，其特征在干，SPS必須同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件才能開始運(yùn)行，即①、PV array輸入電壓> 電壓閥值；②、PV array輸入功率>功率閥值。
4.如權(quán)利要求4所述的ー種防止太陽能逆變器在清晨和黃昏時(shí)反復(fù)啟動(dòng)的裝置，其特征在干，SPS必須同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件才能開始運(yùn)行，S卩①、PV array輸入電壓> 250V;②、PV array輸入功率> 50W。
專利摘要一種防止太陽能逆變器在清晨和黃昏時(shí)反復(fù)啟動(dòng)的裝置，在PV輸入電壓判斷電路和SPS主電路之間并連接入PV輸入功率判斷電路裝置。由于加入了功率判斷電路，當(dāng)PVarray的輸入功率與輸入電壓同時(shí)滿足設(shè)定要求，逆變器開始正常啟動(dòng)工作，避免了太陽能逆變器清晨和黃昏啟動(dòng)時(shí)頻繁開關(guān)機(jī)的問題。
文檔編號(hào)H02M1/32GK202424496SQ20112047169
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者李劍鐸 申請(qǐng)人:上海煦達(dá)新能源科技有限公司