[发明专利]具有开路电压保护功能的光伏逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏发电技术领域，特别是一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器。

背景技术

太阳能光伏发电系统使用半导体光电原理，利用光伏组件把太阳光辐射能量转化为直流电，送入逆变器，逆变器把直流电转换为交流电，并入电网，完成能量转换和利用过程。按照国际IEC标准以及中国GB50797-2012《光伏发电站设计规范》中关于光伏系统设计和逆变器选型要求，光伏组串开路电压（Voc）不得高于逆变器直流最大耐压（Vmax）。如果组串开路电压超过允许值，可能造成永久性损坏。如图1所示的现有的光伏逆变器的结构示意图，光伏组串1连接直流侧的直流断路器2，直流侧安装有直流电压传感器3，光伏逆变器是全过程自动运行，其工作过程是：直流断路器2手动闭合，交流开关4手动闭合，直流电压传感器3监测直流侧电压，如果超过启动电压，交流侧同期开始，同期完成，光伏逆变器闭合交流接触器5，光伏逆变器运行。上述过程中，直流断路器2始终处于闭合状态，光伏组串1开路电压始终加在直流正负母线上面，光伏逆变器中的部分逆变桥电路板同样承受开路电压。直流断路器2无自动合闸功能，必须手动合闸。因此，无法实现直流侧打开状态时自动运行。对于光伏逆变器而言，1000V通常是处于低压与高压的分界点，1000V以下器件价格更为便宜，尤其是IGBT器件，对于电压及其敏感，因此逆变器制造厂商大都选择1000V或以下电压等级器件，并按此标准加工电路板。如果组串开路电压超过1000V，电子器件或电路板绝缘可能发生破坏，就是上述所说永久性损坏，这个要极力避免。

因此，现有的光伏逆变器不具备开路电压保护功能，国标要求的光伏组串开路电压（Voc）不得高于逆变器直流最大耐压（Vmax），这一条通常用于光伏组串串联个数的选择。由于光伏逆变器直流电压通常小于900V或1000V，因此组件串联个数也受此限制。组串串联开路电压=单个组件开路电压×串联个数，单个组件开路电压影响因素包括温度以及辐射度，其中，辐射度对单个组件开路电压影响较小，尤其是辐射度在400/m²以上时，组件开路电压基本相差不大；影响组件开路电压最大因素是温度。以典型晶硅光伏组件为例，标准条件STC（大气质量AM=1.5，标准条件辐射度1000W/m²，组件温度25℃），单个组件开路电压Voc=44.6V。温度系数：-0.34%/℃.环境最低温度是-25℃。温度每下降1℃，开路电压升高0.34%。如果原组串串联个数是20个，最低温度下开路电压为：44.6×20×（1+0.34%×（25-（-25）））=1043.64V。如果按照光伏逆变器最高直流电压是1000V计算，上述组串开路电压超过了界限，组件串联个数只能减少，取19个。减少组件串联个数，会将增加电缆和支架等投资，不利充分发挥组件发电潜力，对太阳能光伏系统投资有负面影响。

此外，目前按照设计规范要求，计算温度按照极端最低温度选择。但是，极端最低温度往往比正常温度低20℃还多，而且由于气候变化近几年出现超低温情况比较多。比如：我国光伏电站比较集中区域青海省某市，冬季平均温度在-1℃左右，光伏逆变器运行大部分时间（超过90%）都在-5℃以上；该市10年极端温度在-30℃，去年冬季竟然出现最低温度是-38℃。如果一味依靠设计保守来保护设备，一是牺牲了性价比，二是不可能实现完全保护，仍然有安全隐患。

发明内容

本发明针对现有的光伏逆变器通过减少光伏组串个数来使得光伏组串开路电压不得高于逆变器直流最大耐压而导致电缆和支架等投资增加以及性价比低且仍存在安全隐患的问题，提供一种新型的具有开路电压保护功能的光伏逆变器，采用直流隔离开关和直流继电器部件，可以减小光伏逆变器整体尺寸，降低成本，无需减少光伏组串个数，能够充分发挥组件发电潜力，实现开路电压保护并降低了安全隐患。

本发明的技术方案如下：

一种具有开路电压保护功能的光伏逆变器，包括与光伏组串依次连接的直流侧电路、逆变桥和交流侧电路，所述直流侧电路包括直流侧防雷装置和直流侧滤波器，其特征在于，所述直流侧电路还包括直流隔离开关和直流继电器，所述直流隔离开关的一端与光伏组串的输出端相连，所述直流隔离开关的另一端与直流侧防雷装置相连，所述直流继电器设置于直流侧防雷装置和直流侧滤波器之间。

所述直流侧电路还包括直流熔断器，所述直流熔断器设置于直流继电器和直流侧滤波器之间。

所述直流熔断器为快速熔断器。