專利名稱：一種雙路mppt的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種絕緣阻抗檢測電路，具體說是一種應(yīng)用于雙路MPPT光伏并網(wǎng)逆變器中的絕緣阻抗檢測電路。
背景技術(shù)：
光伏并網(wǎng)逆變器是將光伏電池組件輸出的電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓或電流并輸出到電網(wǎng)的裝置。針對不同的應(yīng)用場合，光伏電池板(PV)輸入有一路或多路的情況。本發(fā)明所針對的雙路PV輸入的情況，其輸入為兩路彼此獨立的PV板 ，它們的負(fù)端在逆變器內(nèi)部或外部進(jìn)行連接共地。逆變器內(nèi)部具有兩個彼此獨立的最大功率追蹤電路MPPTl和MPPT2，每個MPPT電路分別接一路PV板；光伏逆變器本身輸入和輸出之間有隔離或非隔離等情況；輸出所接電網(wǎng)有單相或三相等情況。按光伏板材料的不同，在實際應(yīng)用中光伏電池板分接大地PE和不接PE兩種情況，目前居于市場主流的是不接地情況。對于不接地光伏板，光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)工作時必須保證每路光伏電池板的PV+和PV-相對大地(PE)之間均有足夠大的絕緣阻抗。現(xiàn)有的國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)均明確要求了逆變器每次并網(wǎng)工作前都必須對所有接入的PV板做絕緣阻抗檢測，只有當(dāng)所有光伏板的PV+和PV-相對大地(PE)的阻抗值均不低于規(guī)定的最小值，才允許并網(wǎng)工作。對于雙路MPPT光伏并網(wǎng)逆變器，因為其采用兩組獨立的光伏電池板(PV)，所以并網(wǎng)工作前必須對兩組PV的絕緣阻抗分別進(jìn)行判別，即每路PV分別都采用較為復(fù)雜的檢測電路，由此增加了整個逆變器的電路復(fù)雜程度和成本。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本實用新型針對種雙路MPPT光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測要求，提供一種光伏并網(wǎng)逆變器的絕緣阻抗檢測電路，解決現(xiàn)有光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高的缺陷。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用了如下的技術(shù)方案一種雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路，它包括一號電阻R1，二號電阻R2，三號電阻R3和四號電阻R4, —號電阻Rl —端與二號光伏電池板的正極PV2+連接,另一端接地；二號電阻R2 —端與一號光伏電池板的正極PVl+連接，另一端接地；一號光伏電池板和二號光伏電池板的負(fù)極在逆電器的外部或內(nèi)部短接，負(fù)極短接點處為PV-，三號電阻R3的一端與負(fù)極短接點PV-連接，三號電阻R3的另一端接地；四號電阻R4的一端通過可控開關(guān)SI與負(fù)極短接點PV-連接，四號電阻R4的另一端接地；一號光伏電池板的正極PVl+和負(fù)極短接點PV-、二號光伏電池板的正極PV2+和負(fù)極短接點PV-、負(fù)極短接點PV-和地線PE分別通過采樣電路與電網(wǎng)的功率控制器相連；功率控制器還通過控制點苦與可控開關(guān)SI相連。其中，一號電阻Rl可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為Rl的電阻值；二號電阻R2可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為R2的電阻值；三號電阻R3可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為R3的電阻值；四號電阻R4可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為R4的電阻值。其中，可控開關(guān)SI導(dǎo)通時具有很低的阻抗，而關(guān)斷時具有極高的開路阻抗，可通過電壓或電流控制可控開關(guān)SI導(dǎo)通與關(guān)斷，在負(fù)極短接點PV-和地線PE之間接入或移除四號電阻R4 ;可控開關(guān)SI可以是晶體三極管、隔離開關(guān)、光耦或繼電器。其中，采樣電路主要是對一號光伏電池板的正極PVl+與負(fù)極短接點PV-之間、二號光伏電池板的正極PV2+與負(fù)極短接點PV-之間，以及地線PE與負(fù)極短接點PV-之間的電壓進(jìn)行采樣，采樣電路為電阻分壓采樣，差分采樣或光耦采樣。有益效果(I)本實用新型通過用絕緣配 置一號電阻R1、二號電阻R2和三號電阻R3分別跨接在PVl+對PE，PV2+對PE和PV-對PE之間，將它們的阻抗配置在設(shè)定值，然后通過可控開關(guān)的開通與關(guān)斷，在PV-與PE之間并入或移除絕緣配置電阻R4，來改變PE和PV-對PE之間的等效絕緣電阻，通過采樣PE對PV-之間的電壓在并入和移除R4前后的變化值，運用相應(yīng)的算法和邏輯判斷，即可同時判斷兩路PV的絕緣阻抗值是否均滿足并網(wǎng)要求。(2)本實用新型采用的檢測電路可保證達(dá)到準(zhǔn)確判斷的目的，具有電路簡單、控制簡便、算法簡單、低成本高可靠性的特點。針對種雙路MPPT光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測要求，本實用新型采用簡單的檢測電路，可同時判斷兩路PV的絕緣阻抗是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的并網(wǎng)條件，具有電路簡單、控制簡便、算法簡單、低成本高可靠性的特點。

圖I本實用新型的電路連接示意圖。圖2本實用新型應(yīng)用在雙路MPPT并網(wǎng)光伏逆變器的連接示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做更進(jìn)一步的解釋。如圖I所示，本實用新型的雙路MPPT光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路包括絕緣阻抗配置電阻一號電阻R1，二號電阻R2，三號電阻R3和四號電阻R4，一個可控開關(guān)SI以及電壓采樣電路?！栯娮鑂l —端與二號光伏電池板的正極PV2+連接，另一端接地；二號電阻R2一端與一號光伏電池板的正極PVl+連接，另一端接地；一號光伏電池板和二號光伏電池板的負(fù)極在逆電器的外部或內(nèi)部短接，負(fù)極短接點處為PV-，三號電阻R3的一端一端與負(fù)極短接點PV-連接，三號電阻R3的另一端接地；四號電阻R4的一端通過可控開關(guān)SI與負(fù)極短接點PV-連接，四號電阻R4的另一端接地；其中一號電阻R1，二號電阻R2，三號電阻R3，四號電阻R4，分別可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成的等效阻值。即一號電阻Rl可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為Rl的電阻值；二號電阻R2可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為R2的電阻值；三號電阻R3可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為R3的電阻值；四號電阻R4可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為R4的電阻值。絕緣配置電阻一號電阻R1，二號電阻R2，三號電阻R3和四號電阻R4的阻值并不限定為某一具體阻值，它們的阻值都是根據(jù)具體的并網(wǎng)逆變器功率等級、PV板配置參數(shù)以及絕緣阻抗標(biāo)準(zhǔn)要求來進(jìn)行配置，但配置時都遵循如下原則一號電阻Rl, 二號電阻R2和三號電阻R3的阻值選擇在PV板本身絕緣阻抗正常的情況下絕緣阻抗值和標(biāo)準(zhǔn)要求的允許并網(wǎng)工作的最小PV絕緣阻抗值之間，同時盡量小于PV板本身絕緣阻抗正常值而盡量大于標(biāo)準(zhǔn)允許的最小值。例如對于一個功率在30KVA以下、PV最大電壓為600V的雙路MPPT光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，PV板在正常情況下的本身絕緣阻抗值在100ΜΩ以上時，一號電阻R1，二號電阻R2和三號電阻R3的阻值可以(但不是必須)選擇為6ΜΩ 10ΜΩ之間；R1、R2和R3的阻值要比較接近，例如它們之間的值相差小于10% ;四號電阻R4的阻值要遠(yuǎn)小于一號電阻Rl，二號電阻R2和三號電阻R3的阻值，例如不超過它們值的10%。對于不同的雙路光伏并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)配置和遵循的標(biāo)準(zhǔn)要求，為了達(dá)到本發(fā)明所描述的目的，在具體電路中上述一號電阻R1、二號電阻R2、三號電阻R3和四號電阻R4的阻值可以調(diào)整，只要(但不是一定)將算法程序做出相應(yīng)的調(diào)整即可，這種調(diào)整并不改變本發(fā)明所描述的方法的本質(zhì)?？煽亻_關(guān)SI可以是晶體三極管如Bipolar、MOSFET, IGBT、隔離開關(guān)或光耦等半導(dǎo)體器件，也可以是繼電器等電磁控制器件，可控開關(guān)Si導(dǎo)通時具有很低的阻抗，而關(guān)斷時具有極高的開路阻抗。可通過電壓或電流控制可控開關(guān)Si導(dǎo)通與關(guān)斷，在負(fù)極短接點PV-和地線PE之間接入或移除四號電阻R4。 采樣電路主要是對一號光伏電池板的正極PVl+與負(fù)極短接點PV-之間的電壓VI、二號光伏電池板的正極PV2+與負(fù)極短接點PV-之間的電壓V2，以及地線PEPE與負(fù)極短接點PV-之間的電壓PVE進(jìn)行采樣，其實現(xiàn)方式可以是用電阻分壓采樣，差分采樣或光耦采樣等多種形式。但目的都是獲取上述三個電壓的值并送至控制功率控制單元4的微處理器中進(jìn)行運算和處理；功率控制控制單元4中的微處理器具有數(shù)字信號處理功能和邏輯控制功能，可以將采樣到的上述電壓值進(jìn)行運算處理并作出邏輯判斷，同時可以控制可控開關(guān)SI的開通與關(guān)斷。如圖2所示，本實用新型的雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路應(yīng)用在光伏并網(wǎng)逆變器的示意圖。本實用新型的雙路MPPT光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路1，分別接在光伏并網(wǎng)逆變器2內(nèi)部的最大功率追蹤單元MPPTl和MPPT2、保護(hù)地3以及功率控制單元4之間，其目的是對雙路PV輸入的光伏并網(wǎng)逆變器2并網(wǎng)工作前PV的對地絕緣阻抗進(jìn)行檢測，并判斷是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的并網(wǎng)條件。雙路PV輸入PVl和PV2是給光伏并網(wǎng)逆變器2提供能量的光伏電池板，號光伏電池板的正極PVl+和負(fù)極PVl-分別連接到一號最大功率追蹤單元MPPTl的輸入正極和負(fù)極；二號光伏電池板的正極PV2+和負(fù)極PV2-分別連接到二號最大功率追蹤單元MPPT2的輸入正極和負(fù)極；PV1-和PV2-在逆變器外部或內(nèi)部短接并統(tǒng)稱為PV-。一號最大功率追蹤單元MPPTl是功率變換單元，它將PVl的輸入功率經(jīng)過功率變換輸出到功率逆變單元5。號最大功率追蹤單元MPPTl的輸出正極與功率逆變單元5的輸入正極DC+連接，號最大功率追蹤單元MPPTl的輸出負(fù)極與功率逆變單元5的輸入負(fù)極DC-連接·二號最大功率追蹤單元MPPT2是功率變換單元，它將PV2輸入功率經(jīng)過功率變換輸出到功率逆變單元5。二號最大功率追蹤單元MPPT2的輸出正極與功率逆變單元5的輸入正極DC+連接，輸出負(fù)極與功率逆變單元5的輸入負(fù)極DC-連接。功率逆變單元5是功率變換單元,它將一號最大功率追蹤單元MPPTl和二號最大功率追蹤單元MPPT2的輸出電壓經(jīng)過功率變換轉(zhuǎn)換為交流電壓(或電流)并輸送到單相或三相電網(wǎng)6 ;電網(wǎng)46的保護(hù)地線PE，連接到光伏并網(wǎng)逆變器2的內(nèi)部；功率控制單元4是對整個光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制的單元，其核心包括一個或多個可編程微處理器，用于對采樣信號的處理及算法控制。雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路存在7通道的連接，分別是輸入通道a :連接到PVl+與PV-之間，目的是獲取PVl的電壓值；輸入通道b :連接到PV2+與PV-之間，目的是獲取PV2的電壓值；輸入通道c :連接到PV-與PE之間，目的是取PV-相對PE的電壓值；輸入通道d :直接或通過光耦等其他控制器件連 接到功率控制單元4，目的是通過功率控制單元4控制可控開關(guān)SI的開通與關(guān)斷；輸出通道e、f和g分別連接到功率控制單元4，其目的是將上述三個采樣電壓值送至功率控制單元4進(jìn)行處理。對PVl+的連接是指連接到光伏并網(wǎng)逆變器2在不并網(wǎng)工作時內(nèi)部任一與PVl +等電位的點；對PV2+的連接是連接到指光伏并網(wǎng)逆變器2在不并網(wǎng)工作時內(nèi)部任一與PV2+等電位的點；對PV-的連接是連接到指光伏并網(wǎng)逆變器2在不并網(wǎng)工作時內(nèi)部任一與PV-等電位的點，對PE的連接是指連接到光伏并網(wǎng)逆變器2在不并網(wǎng)工作時內(nèi)部任一與PE等電位的點。本發(fā)明雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路的工作原理為通過用絕緣配置電阻一號電阻R1，二號電阻R2，和R三號電阻3分別跨接在PVl+對PE，PV2+對PE和PV-對PE之間，當(dāng)PV本身絕緣阻抗正常時(遠(yuǎn)大于R1、R2和R3)，PVl+對PE，PV2+對PE和PV-對PE之間的阻抗就被配置為設(shè)定值Rl、R2和R3。將在此條件下的PV-對PE之間的電壓采樣值VPEr是一個與VI，V2和Rl、R2、R3相關(guān)的函數(shù)，即VPEr=F(VI，V2，R1，R2，R3);通過可控開關(guān)SI的開通在PV-與PE之間并入絕緣配置電阻R4并重新檢測PE對PV-之間電壓VPEr’，則VPEr’是一個VI，V2和RU R2、R3、R4相關(guān)的函數(shù)，即VPEr’ =F (VI，V2, Rl, R2, R3, R4)。將VPEr和VPEr’的計算式寫入并網(wǎng)逆變器的控制程序，作為判斷PV絕緣阻抗是否正常的參考值。每次并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)工作前，分別在SI開通前后分別采樣PE對PV-之間電壓VPE和VPE’，并將它們送入程序中與VPEr和VPEr’進(jìn)行對比，即可判斷PV阻抗是否滿足并網(wǎng)條件。本發(fā)明雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路的工作過程為I)采樣兩路PV輸入PVl和PV2的電壓VI，V2以及PE對PV-的電壓VPE;2)計算 VPEr 和 VPEr，，3)對比VPE與VPEr，如果二者不相等，則判斷為PV絕緣阻抗不滿足并網(wǎng)條件；如果二者相等，則進(jìn)行步驟4)4)開通可控開關(guān)SI，并再次采樣PE對PV-的電壓VPE’，5)對比VPE’與VPEr’，如果二者相等，則PV絕緣阻抗?jié)M足并網(wǎng)條件，反之則不滿足并網(wǎng)條件。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路，其特征在于它包括一號電阻R1，二號電阻R2,三號電阻R3和四號電阻R4, —號電阻Rl —端與二號光伏電池板的正極PV2+連接，另一端接地；二號電阻R2 —端與一號光伏電池板的正極PVl+連接，另一端接地；一號光伏電池板和二號光伏電池板的負(fù)極在逆電器的外部或內(nèi)部短接，負(fù)極短接點處為PV-，三號電阻R3的一端與負(fù)極短接點PV-連接，三號電阻R3的另一端接地；四號電阻R4的一端通過可控開關(guān)SI與負(fù)極短接點PV-連接，四號電阻R4的另一端接地； 一號光伏電池板的正極PVl +和負(fù)極短接點PV-、二號光伏電池板的正極PV2+和負(fù)極短接點PV-、負(fù)極短接點PV-和地線PE分別通過采樣電路與電網(wǎng)的功率控制器相連；功率控制器還通過控制點苦與可控開關(guān)SI相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路，其特征在于其中一號電阻Rl可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為Rl的電阻值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路，其特征在于二號電阻R2可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為R2的電阻值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路，其特征在于三號電阻R3可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為R3的電阻值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路，其特征在于四號電阻R4可以是一個或多個電阻串并聯(lián)而成，其等效阻值為R4的電阻值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路，其特征在于可控開關(guān)SI導(dǎo)通時具有很低的阻抗，而關(guān)斷時具有極高的開路阻抗，可通過電壓或電流控制可控開關(guān)SI導(dǎo)通與關(guān)斷，在負(fù)極短接點PV-和地線PE之間接入或移除四號電阻R4 ;可控開關(guān)SI可以是晶體三極管、隔離開關(guān)、光耦或繼電器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路，其特征在于米樣電路主要是對一號光伏電池板的正極PVl+與負(fù)極短接點PV之間、二號光伏電池板的正極PV2+與負(fù)極短接點PV-之間，以及地線PE與負(fù)極短接點PV-之間的電壓進(jìn)行采樣，采樣電路為電阻分壓采樣，差分采樣或光耦采樣。
專利摘要本實用新型公開了一種雙路MPPT的光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測電路，一號電阻兩端分別連接二號光伏電池板的正極、地線；二號電阻的兩端分別連接一號光伏電池板的正極、地線；一號光伏電池板和二號光伏電池板的負(fù)極在逆電器的外部或內(nèi)部短接，三號電阻的兩端分別連接負(fù)極短接點、地線；四號電阻的兩端分別連接可控開關(guān)、負(fù)極短接點、地線；一號光伏電池板的正極和負(fù)極短接點、二號光伏電池板的正極和負(fù)極短接點、負(fù)極短接點和地線分別通過采樣電路與電網(wǎng)的功率控制器相連。針對種雙路MPPT光伏并網(wǎng)逆變器絕緣阻抗檢測要求，采用簡單的檢測電路，可同時判斷兩路PV的絕緣阻抗是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的并網(wǎng)條件。
文檔編號G01R27/18GK202583327SQ20122020512
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者蔡鵬 , 王小峰 申請人:江蘇博緯新能源科技有限公司