[發明專利]一種光伏發電系統保護裝置

無效

• 申請號: 201310632689.5
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103595014A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 劉洋
• 申請（專利權）人: 無錫上能新能源有限公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，尤其涉及一種光伏發電系統保護裝置。

背景技術

光伏逆變器是一種將太陽能電池板的直流電能轉換為交流電能的設備。在能源日益緊缺、需求日漸增大、環保概念深入人心的今天，太陽能以其獲取簡單、清潔無污染、取之不盡等優點受到廣泛的關注，也在全世界各國得到了廣泛應用。太陽能光伏發電就是將太陽能電池板所產生的直流電能通過逆變器等轉換裝置變換成交流電能輸送給電網的一個過程。如圖1所示，從太陽能電池板的伏安曲線特性上看，有四個主要特性：一、在特定的光照條件下，輸出電流在一段電壓區間，其輸出電流大小幾乎恒定，從而對外呈現出典型的電流源的特性。二、電池板在輸出電壓為0，即輸出短路的情況下，其最大電流相比其最大功率輸出點電流值（Impp）相差也不是很大，通常情況下，約為Impp電流的1.2倍左右。三、在輸出開路情況下，端口電壓也并不無限升高，其開路電壓約為最大功率輸出點電壓值（Vmpp）的1.25倍左右。四、電池板的輸出功率存在最大功率點，離開最大功率點的兩側，其輸出功率均比最大功率點位置的輸出功率要小。如圖2所示，對于傳統的輸入為電壓源的應用中，通常采用在輸入電源和變換器之間加裝過流保護器件如熔斷器、空開等保護裝置實現電源的過流保護，比如在后級電源出現短路等故障時，由于輸入電壓源的內阻很小，瞬間可以提供很大的電流通過過流保護器件，足以保證熔斷器熔斷或空開熱磁機構動作跳閘，從而實現故障的分離。

但是，對于輸入為電流源應用中，即使在后級短路的情況下，其最大輸出電流也不會很大，如上面提到的太陽能電池板，可以近似看作是電流源，因為電池板最大可輸出的電流僅有1.2倍的最大額定電流，一般情況下很難使熔斷器熔斷或者開關跳閘。特別是在太陽光線較弱的情況下，其短路電流更是小于最大的額定電流，因而給這種電流源的應用造成了很大的困難。如圖3所示，假定匯流箱內部A、B兩點出現短路，或者匯流箱輸出端出現短路情況（如后級逆變器的前級出現短路等工況），由于每路太陽能電池板的電流源特性，即使在光線最好的工況下，匯流箱內的各路熔斷器仍然不能達到熔斷條件，所以對于這種工況，安裝在匯流箱的熔斷器（或者說逆變器直流輸入及前級的所有熔斷器）就不能起到有效的保護作用，電流會持續維持在一定數值，并最終可能導致故障的持續擴大。當匯流箱的輸入端C、D兩點發生短路時，可以依靠其它組串的“倒灌”電流，來熔斷熔斷器。通常情況下只有并聯串數大于等于三串時這種保護才會有效。同樣道理，可以分析在逆變器輸入端使用熔斷器的情況，由于電池組件輸入的“限流”特性，這種使用方式在大多數工況下將不能起到保護作用。綜上可知，由于太陽能電池板呈現的電流源特性，使得傳統電源采用熔斷器或者空氣開關進行保護的方法近乎于失效，因而對系統正常應用產生很大的安全隱患。需要采取特殊的保護手段，如使用帶分勵脫扣功能的空氣開關等，通過控制電路的輔助判斷來達到系統保護的目的，成本高。

發明內容

本發明的目的在于通過一種光伏發電系統保護裝置，來解決以上背景技術部分提到的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種光伏發電系統保護裝置，包括過流保護器件和儲能元件；其中，所述過流保護器件串接在光伏組件與光伏逆變器直流側之間；所述儲能元件并接在光伏組件與光伏逆變器直流側之間。

特別地，所述儲能元件加裝在光伏組件與匯流箱輸入端之間。

特別地，所述儲能元件加裝在匯流箱輸出端與光伏直流配電柜輸入端之間。

特別地，所述儲能元件加裝在光伏直流配電柜的輸出端與光伏逆變器的直流側之間。

特別地，所述過流保護器件包括熔斷器、空氣開關。

特別地，所述儲能元件包括電容元件、儲能電池。

本發明提供的光伏發電系統保護裝置在光伏組件與光伏逆變器直流側之間并聯儲能元件（例如電容等），由于儲能元件的內阻很小，瞬間可以看作是一電壓源，從而將太陽能電池板的電流源特性轉換為電壓源特性，當光伏發電系統出現短路故障時，通過儲能元件提存儲的能量將過流保護器件（例如熔斷器等）可靠熔斷，這種保護幾乎不受輸入太陽能電池板能量的限制，在非常弱的光線仍然可以實現可靠保護，另外，在光伏逆變器前端增加儲能元件后，還可以提高光伏發電系統抑制浪涌沖擊的能力，同時還可以減小光伏逆變器側反饋到太陽能電池板端口的高頻紋波電壓，以提高電池板的工作壽命。

附圖說明

圖1為太陽能電池板典型的伏安特性曲線圖；

圖2為電壓源應用典型保護原理示意圖；