[发明专利]基于双工作模式ASIC芯片控制安全的光伏装置与发电系统

说明书

本发明公开一种基于双工作模式ASIC芯片控制安全的光伏装置与发电系统。本发明光伏系统中的功率优化器拥有MPPT最大功率跟踪与安全两种工作模式，在ASIC芯片MPPT最大功率跟踪工作模式下，通过采集得到光伏组件的输出电压、电流，然后通过模拟乘法器计算得到光伏组件的输出功率，最大功率跟踪处理单元以此调节占空比以实现对光伏组件的最大功率的跟踪，同时通过ASIC芯片模式控制电路实现了在发电系统的光伏组串间发生短路或各光伏组串接入在光伏逆变器的母线发生短路等紧急故障时，发电系统中的发生短路故障前列的所有功率优化器切换到安全工作模式，其接入的所有光伏发电单元，停止输出电压与功率，实现系统安全。

技术领域

本发明涉及光伏设备保护技术领域，具体涉及一种基于双工作模式ASIC芯片控制安全的光伏装置与发电系统。

背景技术

由于光伏系统分布范围广，尤其是分布式光伏系统，由于光伏系统是直流供电，一般为1000V系统电压，甚至达到1500V高压。进而，由于接点脱落、器件老化、绝缘破裂、盐害、接地不良等，直流电弧故障（串联电弧、并联电弧的产生概率提高，这使得由直流电弧故障引起的光伏火灾事故不仅对光伏系统设备造成危害，甚至还威胁到住宅建筑、工商业设施、公共设施等的安全。

当前市场上很多组串式光伏逆变器厂家都推出了内置有AFCI（AFCI：Arc-FaultCircuit-Interrupter）功能的光伏逆变器产品，内置AFCI电弧检测的光伏逆变器通过检测电弧噪声，来识别直流电弧故障，断开直流电路，消除电弧。AFCI即电弧故障分断器，它是通过识别电路中的电弧故障特征信号，在电弧故障发展成为火灾或电路出现短路之前断开电源电路的一种保护装置。然而值得注意的是，光伏逆变器的AFCI通常可以检测、熄灭的是串联电弧，并联电弧（短路故障）无法通过当前的AFCI功能检测与消除。虽然组件级快速关断技术能够断开光伏系统中每块组件之间的连接，从而消除光伏系统阵列中存在的直流高压与串、并联电弧故障（短路故障），然而由于当前光伏逆变器的AFCI功能无法检测并联电弧（短路故障），因此当前组件级快速关断技术亦无法快速实现并联电弧的消除，而并联电弧的破坏力往往是串联电弧的10倍，安全隐患更大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了基于双工作模式ASIC芯片控制安全的发电装置与发电系统。通过ASIC芯片这一模式控制单元实现了对光伏组件的最大功率跟踪，提升光伏组件发电量，同时低成本解决了光伏系统的电路短路故障（并联电弧）风险。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种基于双工作模式ASIC芯片控制安全的光伏装置，所述光伏装置由连接在光伏逆变器的母线上的若干个以串联或并联方式连接的光伏组串构成，若干个光伏组件串联或并联连接构成所述光伏组串，每个所述光伏组件包括功率优化器和接入所述功率优化器的光伏发电单元，所述功率优化器内部包括ASIC芯片，以及设置于所述ASIC芯片的最大功率跟踪电路、模式控制电路、基准工作电压产生电路、驱动控制电路；

所述芯片设置模式控制端，所述ASIC芯片判断模式控制端的输入电压是否低于预设模式控制电压阈值，若是，则所述ASIC芯片控制所述功率优化器切换到安全工作模式，或维持在安全工作模式；若否，则保持所述功率优化器运行在MPPT最大功率跟踪工作模式；

所述模式控制端为所述ASIC芯片的MODE引脚。

作为优选，当光伏装置的光伏组串间发生短路故障或各所述光伏组串接入在光伏逆变器的母线发生短路时，所述发电系统中的所述功率优化器执行自动保护流程，具体方法为：

所述功率优化器中的ASIC芯片检测其Mode引脚的输入电压是否低于预设模式控制电压阈值，

若是，则所述ASIC芯片控制所述功率优化器切换到安全工作模式，或维持运行在安全工作模式；

若否，则保持所述功率优化器恢复或维持运行在MPPT最大功率跟踪工作模式；