[发明专利]基于CPLD的光伏逆变器保护装置及方法

说明书

技术领域

本发明公开了基于CPLD的光伏逆变器保护装置，属于光伏发电技术领域。

背景技术

CPLD（Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件），是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在线系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

在光伏并网系统中，完善的保护功能对系统的良好运行具有至关重要的作用，其中对逆变器的保护最为关键。光伏逆变器的主电路由太阳能电池阵列供电，输入滤波电路对太阳能电池阵列提供的电能滤波后，传输至功率电源模块，进而经过输出滤波电路得到光伏逆变器的输出。

 DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理器）是常用的监控光伏逆变器工作运行的器件，其根据光伏逆变器的检测电压、检测电流产生PWM波，PWM波进而控制功率单元中功率开关管的导通与关断，继而达到控制光伏逆变器工作的目的。光伏逆变器的保护主要包括：对DSP产生的PWM波控制信号的有效监控和处理、功率单元故障信号的监控、逆变器硬件过流信号的监控、功率单元温度信号的监控以及其他开关量信号的监控。

 光伏逆变器的故障根据其是否是系统致命故障分为两类：一类故障，即致命的故障，如功率单元故障信号、逆变器硬件过流信号、功率单元过温信号等；二类故障，即非致命的故障，如直流断路器状态、直流熔断器状态、绝缘电阻检测状态等。

DSP进行保护，在保护过程中未对故障的类型进行分类，且由于DSP还须完成系统其他控制功能，所以DSP自身通用I/O可扩展能力有限，无法满足多故障类型的检测功能。另外DSP采样频率与报警速度相比较于一类故障的发生时间不及时，[微软用户1] 从而使得光伏逆变器系统的可靠性和稳定性变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了基于CPLD的光伏逆变器保护装置及保护方法，可对多故障类型进行检测，并快速及时地对故障进行报警。

 为实现上述发明目的, 本发明基于CPLD的光伏逆变器保护装置采用如下技术方案：包括CPLD逻辑控制单元、DSP芯片，CPLD逻辑控制单元具有CPLD芯片，CPLD芯片具有复位信号引脚Reset、16根一类故障检测引脚CrltErrIn、26根二类故障检测引脚NonCrltIn、6根PWM信号输出引脚PWMIn、出现一类故障时发出信号引脚PDPINTA、出现二类故障时发出信号引脚XINT1；引脚PDPINTA和引脚XINT1分别连接DSP芯片输入端；一类故障检测引脚CrltErrIn连接一类故障采集单元，二类故障检测引脚NonCrltIn连接二类故障采集单元；一、二类故障采集单元分别采集一、二类故障信号的开关量；DSP芯片根据电压电流传感器采样到电压电流采样信号并产生PWM波，该PWM波经引脚PWMIn输入至CPLD芯片。

本发明基于CPLD的光伏逆变器保护装置的保护方法采用如下技术方案：检测一类故障检测引脚CrltErrIn的状态，若与预设状态不一致，则计数器加1，如果计数器的值小于5则继续检测，如果计数器的值大于5则判定为出现一类故障，发出警告并关断PWM波信号；检测二类故障检测引脚NonCrltIn的状态，若与预设的状态不一致，则计数器加1，如果计数器的值小于5则继续检测，如果计数器的值大于5则判定为出现二类故障，发出警告且不关断PWM波信号。

本发明采用上述技术方案后，具有以下有益效果：本发明能同时采集多路故障信号，可以对一、二类故障进行分类，并分别快速地做出相应的保护报警措施，且能在一类故障时与DSP芯片产生通信，控制光伏逆变器系统停止工作，提高光伏逆变器的可靠性和稳定性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

附图说明

图1是本发明基于CPLD的光伏逆变器保护装置的结构连接示意图； 

图2是图1中CPLD芯片各引脚图；

图3是一类故障检测流程图；

图4是二类故障检测流程图。

具体实施方式

本发明包括CPLD逻辑控制单元、DSP芯片以及信号采集单元。信号采集单元包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、一类故障采集单元、二类故障采集单元。