[发明专利]电弧检测

说明书

在用于检测在用于将DC输入功率转换成输出功率的转换器装置（2）的电流路径中的电弧的方法中，电弧通过下述步骤来检测：借助于电流变压器（11）感测电流路径中的电流（4），用模拟带通滤波器（14）对电流信号（4'）进行滤波，将模拟滤波的电流信号（4''）转换成数字信号（4'''），确定数字电流信号（4'''）的谐波含量（19）并且然后如果谐波含量（19）超过阈值则判定电弧是否存在，其中阈值在开始被确定为在电流信号的特定时间段期间的平均谐波含量的倍数。

本申请是申请日为2014年5月23日，申请号为201410224545.0并且发明名称为“电弧检测”申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于对将DC输入功率转换成输出功率的转换器装置的电流路径中电弧的检测的方法，该方法包括通过感测电流路径中的电流来产生电流信号的步骤。本发明进一步涉及用于对将DC输入功率转换成输出功率的装置的电流路径中电弧的检测的设备，该设备包括电流感测设备，该电流感测设备被适配为通过感测电流路径中的电流来产生电流信号。

背景技术

替代能源的重要性在过去几十年已经增加。这些替代中的一个是太阳能，并且因此，PV（光伏）系统的装置数目已经大大增长。

近年来，PV系统（还称为：PV装置或PV组件）已经进一步发展，以提高可靠性和安全性。例如，已经进行了巨大的努力以避免PV系统中的电弧。然而，在电弧发生时如何处理电弧是仍然没有得到满意解决的问题。

当两个电极之间生成足够高的电压时，电弧可能发生。该电压可能会引起电极之间的气体（通常为空气）的离子化，使得等离子体可以逐步形成，并且电流可以在电极之间流动。这样的等离子体可能会加热升高到几千℃，从而使得代表性的明亮电弧出现。这样的温度可能引起系统损坏，并且在一些情况下甚至使系统或附近装置着火。

在PV系统中存在两种不同类型的电弧：并行电弧和串行电弧。并行电弧在PV系统的正极和负极之间或者在电极中的一个和地之间发生。相对地，串行电弧不在两个不同的线路之间发生，而是在一个电流导通线路内发生，即在同一线路的两个部分之间发生。串行电弧通常在线路中的电流被中断时（例如通过打开接触开关或在破坏插头/电缆等的情况下）发生。

为了减少电弧的影响，必须尽快启动切断电弧的对策。因此，电弧的存在被尽可能快和可靠地确定是非常重要的。

US 8,179,149 B2公开了一种用于管理在PV系统的DC电路中的串行和并行DC电弧故障的方法和装置。这样的PV系统包括具有并联连接的若干分支的功率级，其中每个分支包括连接到功率转换器（102）的PV模块（104）。功率级被连接到负载中心（108），该负载中心（108）连接到AC电网。

通过分析功率转换器的电流信号的标记并且分析电压信号的标记以及基于该分析来确定电弧故障是否存在以及存在何种类型的电弧故障，来进行对电弧故障的检测。具体地，通过分析电流信号是否有极性上的改变或信号斜率上的迅速改变来确定电弧。如果可能的电弧故障被识别，则电压信号也被分析，并且然后与电流信号分析相比较。如果存在电弧故障匹配，则使用DC电流的极性来区分串行电弧还是并形电弧已经发生。基于电弧的存在和类型的确定来启动进一步措施。

用于电弧的检测的已知方法和装置是非常复杂的。因此，花费大量的努力、不同的元件和时间来分析不同的信号，比较分析的结果，并且确定电弧的存在和类型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种属于最初提及的技术领域的、用于对转换器装置电流路径中的电弧检测的方法，该转换器装置用于将DC输入功率转换成输出功率，该方法允许对电弧的更简单和更快的检测。本发明的另一目的是提供一种对应的设备。

本发明的解决方案由各实施例的特征来指定。用于检测用于将DC输入功率转换成输出功率的转换器装置的电流路径中的电弧的方法包括下述步骤：通过感测电流路径中的电流来产生电流信号。根据本发明，确定电流信号的谐波含量，并且如果谐波含量超过阈值则判定电弧存在。