[發明專利]一種PV串優化器及其短路保護方法

在審

• 申請號: 202110491594.0
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113078878A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 曾建友;周黨生;盛小軍;朱成中
• 申請（專利權）人: 蘇州禾望電氣有限公司
• 主分類號: H02S40/30
• 分類號: H02S40/30;H02H3/08
• 代理公司: 廣東君熙律師事務所 44488
• 代理人: 黃仁東

本發明公開了一種PV串優化器，N個PV組件串聯連接形成PV串,所述PV串優化器輸入端與所述PV串輸出端連接，PV串優化器包括具有短路故障斷開保護功能的短路保護裝置，短路保護裝置包括主分斷開關K1、軟啟開關K2及軟啟電阻R，控制單元通過檢測PV串輸入端與軟啟電阻R的電壓差值，認定短路保護裝置后端是否存在短路故障；該PV串優化器同時具有最大功率點跟蹤和短路故障斷開的保護功能，能在短路保護裝置后端出現短路故障導致輸入過流的情況下自動斷開輸入開關，同時在開機運行前能通過自檢及判斷短路保護裝置后端是否存在短路故障來恢復運行，確保短路保護裝置后端無短路的情況下進行開機運行，保障光伏發電系統正常及安全運行。

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，尤其涉及一種PV串優化器及其短路保護方法。

背景技術

現有PV功率優化器是每塊PV組件對應連接安裝一個功率優化器。功率優化器的技術核心是實現PV組件的最大功率點跟蹤，并且在有短路及其他故障的時候可以切斷回路，防止拉弧起火等。但隨著PV組件的成本下降，功率優化器的成本相比PV組件占比較高，導致實際電站的成本增加太多，沒法實際大批量應用。

現有集散式匯流箱是把多路PV串先進行匯流，然后多個PV串做一個最大功率點跟蹤。集散式匯流箱可以解決多個PV串的并聯失配問題，但由于多個PV串都引入到一個匯流箱內部，如果匯流箱發生重大故障短路后，可能引起匯流箱內的所有PV組串都短路。由于PV組件的限流特性，沒法用斷路器或者熔絲進行過流保護，只能讓整個回路持續產生短路電流，直到短路點發熱引起拉弧及火災。

亟需一種同時具有最大功率點跟蹤和短路故障斷開的保護功能，能在短路保護裝置后端出現短路故障導致輸入過流的情況下自動斷開輸入開關，同時在開機運行前能通過自檢及判斷短路保護裝置后端是否存在短路故障來恢復運行，確保在短路保護裝置后端無短路的情況進行開機運行，保障光伏發電系統正常及安全運行的PV串優化器及短路保護方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種PV串優化器，該PV串優化器同時具有最大功率點跟蹤和短路故障斷開的保護功能，能在后端短路導致輸入過流的情況下自動斷開輸入開關，同時在開機運行前能通過自檢、判斷后端是否存在短路故障來恢復運行，只有在后端無短路的情況下才能開機運行。

為解決上述技術問題，本發明提供一種PV串優化器，包括N個PV組件串聯連接形成PV串,所述PV串優化器輸入端與所述PV串輸出端連接，所述PV串優化器包括具有短路故障斷開保護功能的短路保護裝置及設置于所述短路保護裝置后端的DC/DC變換器，所述短路保護裝置包括主分斷開關K1、軟啟開關K2及軟啟電阻R，所述軟啟開關K2與軟啟電阻R串聯后再與主分斷開關K1并聯，所述DC/DC變換器與所述主分斷開關K1連接。

優選地，所述PV串優化器還包括對輸入PV串電壓值和軟啟電阻R兩端的電壓值進行檢測并判斷所述短路保護裝置后端是否發生短路的控制單元。

優選地，所述控制單元與輸入開關K1、軟啟開關K2、PV串優化器輸入電壓端、軟啟電阻及PV串優化器輸出電壓端連接。

優選地，所述短路保護裝置后端設置有用于將PV串輸出端的電壓進行升壓并將升壓后的輸出電壓通過輸出電纜連接到外部的升壓電路。

優選地，所述主分斷開關K1及軟啟開關K2是機械式開關接觸器、繼電器、半導體絕緣柵雙極型晶體管、金屬氧化物半導體型場效應管、三極管中的一種。

優選地，所述短路保護裝置可以串聯在PV串優化器輸入端的正極導線上或負極導線上。

本發明還公開了一種PV串優化器的短路保護方法，所述方法包括：

當達到開機條件后，PV串優化器的控制單元控制軟啟開關K2閉合；

所述軟啟開關K2閉合后，PV串優化器的控制單元對比檢測PV串輸入端的電壓值和軟啟電阻R兩端的電壓值；