[发明专利]一种光伏逆变器的负极接地与故障检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于直流输入接地型功率变换器及其衍生产品，包括光伏逆变器、风电变流器、UPS等。

背景技术

太阳能发电作为新能源的重要组成部分，获得越来越大的发展。在太阳能发电系统中，接地故障会导致如火灾和人身安全等事故的发生。因此光伏发电系统中要求具有接地故障侦测及保护功能。接地故障侦测及保护装置用于检测太阳能电池板输出与保护地之间的电流。根据UL1741规定和NEC Article 690规定，对于单端接地(PV正或负接地)系统，如果未接地一端跟安全地(PE)搭接，会导致系统存在安全隐患，当故障电流达到规定值，要求系统能够快速准确的检测接地故障，切断故障回路，提供故障指示，并要求隔离故障电路或者逆变转换电路停止向电网馈电。

另外在使用光伏电池组件的光伏发电系统中，光伏电池极由于外界环境的变化比较容易发生极化现象，从而影响光伏电池的发电效率，容易引起热斑效应，发生火灾烧毁电池组件。现有技术一般都是通过将电池组件的负极(或正极)接地，形成单点接地系统，以解决光伏电池的极化现象。

在现有接地故障保护装置中，只能侦测是否接地，并不能判断系统中是否有其他点接地，而存在不可控电流长时间引起发热，火灾烧毁电缆等问题。在太阳能发电系统中的逆变器环节，接地故障侦测及分断装置(GFDI)一般侦测PV阵列和地之间的电流。专利号为CN201120166990，名称为一种太阳能光伏逆变器的接地故障侦测及保护装置的专利详细地说明了单端接地型光伏逆变器如何进行接地故障侦测以及保护的方法，但是本专利方法不能进行是否有其他点接地的判断。专利号为CN 103558496，名称为一种单极接地系统及其故障检测装置、方法”，该专利中使用电流传感器，PTC。结构成本较高。且检测完全取决于电流传感器，当传感器失效时，不能告警，且完全是靠PTC发热来增加阻抗，可能起火损坏，不可靠。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够可靠实现单点接地，在接地有故障时能够将接地系统有效断开，并且能检测出系统是否有其他点接地的装置，上告控制系统并给出警告，将故障排除。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种光伏逆变器的负极接地与故障检测装置，包括绝缘阻抗检测单元，绝缘阻抗检测单元跨接在光伏电池的负极输出与正极输出之间，其特征在于，还包括串联的限流电阻、熔断器及由控制单元控制断开或吸合的开关单元，限流电阻与太阳能电池的输出负极相连，开关单元一方面接地，另一方面与控制单元相连。

优选地，还包括用于检测所述熔断器是否断开的告警显示装置，告警显示装置与所述控制单元相连。

优选地，所述开关单元采用继电器模块、或电子开关、或接触器。

优选地，所述继电器模块或为单个继电器，或为多个继电器串联。

本发明针对专利号为CN201120166990，名称为一种太阳能光伏逆变器的接地故障侦测及保护装置，不能对光伏系统是否有多点接地故障进行判断，进行更新和升级。在需要单点接地的太阳能光伏逆变器系统中能够提供可靠单点接地回路、当有接地故障时能够有效断开接地并告警、具有检测系统中存在多点接地功能。该装置有效降低设备成本，且接地保护更加安全可靠。

附图说明

图1为本发明提供的一种光伏逆变器的负极接地与故障检测装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1所示，本实施例中，光伏电池308经由逆变器309接入电网。在光伏电池308的负极输出PV-与正极输出PV+之间跨接绝缘阻抗检测单元301，绝缘阻抗检测单元301与逆变器主控板302相连。本发明提供的一种光伏逆变器的负极接地与故障检测装置307包括限流电阻306、熔断器305、继电器304、告警显示装置303。光伏电池308的负极输出PV-与限流电阻306一端连接，限流电阻306另一端与熔断器305连接，熔断器305另一端与继电器304连接，继电器304接到大地PE上，光伏电池308的负极输出PV-存在可靠接地路径。其中告警显示装置303主要是用来检测熔断器305是否有断开，如果有断开，其检测告警信号就连接到逆变器主控板302，达到有效的告警保护功能。

机器在正常开机前，继电器304默认处于断开状态，逆变器主控板302通过绝缘阻抗检测装置301检测光伏电池308的正极输出PV+和负极输出PV-分别对地的绝缘阻抗值，绝缘阻抗值小于正常值则判断有其他接地点存在，逆变器主控板将不再开启机器，并在机器LCD上告警显示。如果没有其它接地情况存在，则逆变器主控板302将发指令吸合继电器304，以达到光伏电池308的负极输出PV-单点接地的效果。当有接地故障时，例如，光伏电池308的正极输出PV+接到地上，这时光伏电池308的正极输出PV+和负极输出PV-通过限流电阻306、熔断器305、继电器304形成短路回路，熔断器305会立刻断开，有效地保护电缆，告警显示装置303显示部分常亮，机器将停机并在LCD上告警，达到接地故障有效检测的效果。当故障排除以后，更换熔断器305，逆变器自动开机。