一种太阳能PWM控制器及其监测方法技术

本发明专利技术涉及光伏系统技术领域，具体涉及一种太阳能PWM控制器及其监测方法，具体地，包括：PWM控制电路以及电弧检测装置；电弧检测装置，用于采集光伏阵列的输出端的输出信号，并对输出信号进行分析，得到特征量，并比较特征量与设定阈值的大小，响应于特征量大于设定阈值时，则判断光伏阵列发生故障电弧；并将故障电弧信号发送至PWM控制电路；PWM控制电路，用于在接收到故障电弧信号时，输出控制信号至升压单元，以控制升压单元，实现相应的控制保护策略。即本发明专利技术的方案不仅能够实时监测到故障电弧，还能够对光伏系统中的故障电弧进行及时、快速的消除。快速的消除。快速的消除。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能PWM控制器及其监测方法


[0001]本专利技术一般地涉及光伏系统
更具体地，本专利技术涉及一种太阳能PWM控制器及其监测方法。

技术介绍

[0002]电弧是指流经大电流的导体，由于接头的不可靠连接或接头、导线绝缘退化，导致的接触不良，触点之间或触点与其他导体之间的不可靠连接而形成的放电现象。电弧是直流系统中导致火灾的主要原因，及时准确的侦测电弧的发生，直接影响直流系统的安全性和可靠性。
[0003]近年来，以太阳能光伏为代表的可再生新能源发电，一般通过直流
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交流变换器并入电网，在直流侧容易由于外力或者老化等导致接触不良，产生故障电弧。当电弧发生时，会产生高温高热，甚至引起火灾造成人身危害。现有的直流电弧检测电路，一般是通过电流传感器对直流线路上的电流进行采样，电流采样通过采用隔离的互感器方案，采样得到的信号通过滤波电路进行滤波，得到所需频段的信号，并从时域和频域角度判断当前线路上是否发生了电弧故障。
[0004]对于电弧的检测，如申请公布号为CN 115291066 A，专利技术名称为“一种直流电弧检测电路与逆变器及光伏发电系统”，公开了用于多路待测直流供电线路的电弧检测，包括电流传感器、AD采样芯片与控制芯片，每个电流传感器分别连接通路选择电路；运行时通路选择电路每一时刻至少选择其中1路的电流传感器开通连接；开通连接的电流传感器采样得到的信号经过通道选择电路，电流信号进行滤波电路的滤波和高速AD采样信号的采样，判断当前选通支路是否发生了电弧故障。
[0005]上述现有技术中虽然能够检测到光伏组件的输出电压（直流侧）的电弧故障，但是需要说明的是，在实际太阳能光伏应用中，虽然通过设置多路检测装置能够实现单台逆变器的多路光伏组件输入的故障电弧的监测，但是采用上述设置的电弧检测装置，不仅使得整个光伏系统所处的电磁环境较为复杂，可能产生电磁影响，还使得光伏系统的电弧检测的检测装置较为复杂、检测电弧的成本较高；同时上述现有技术中也并未公开在监测到故障电弧时，如何进行消弧。

技术实现思路

[0006]为解决上述一个或多个技术问题，本专利技术提出通过设置电弧检测装置，能够实现故障电弧的监测，同时，在进行电弧检测的同时，在已有的升压电路的基础上，设置泄放电路，使得能够在进行电弧检测的同时进行电弧的消除，提高设备的安全性；为此，本专利技术在如下的多个方面中提供方案。
[0007]在第一方面中，本专利技术提供了一种太阳能PWM控制器，包括：PWM控制电路以及电弧检测装置，所述PWM控制电路与所述电弧检测装置相连接；所述电弧检测装置，包括数据采集模块以及数据处理模块；
数据采集模块用于采集光伏阵列的输出端的输出信号，对输出信号进行分析，得到特征量；数据处理模块，用于比较特征量与设定阈值的大小，响应于特征量大于设定阈值时，则判断光伏阵列发生故障电弧；并将故障电弧信号发送至PWM控制电路；PWM控制电路，包括PWM控制器以及升压单元，其用于在接收到故障电弧信号时，输出控制信号至升压单元，以控制升压单元，实现相应的控制保护策略；其中，所述升压单元包括BOOST升压电路和泄放电路，所述BOOST升压电路包括并联设置在光伏阵列的输出端上的两条支路，第一条支路设置有第一开关管，第二条支路设置有电容；所述泄放电路包括串联设置的电阻和第二开关管；其中，所述电阻和第二开关管所在的支路并联设置在所述电容的两端；其中，所述第一开关管以及所述第二开关管的栅极分别与PWM控制器上的第一输出信号端和第二输出信号端连接。
[0008]在一个实施例中，所述BOOST升压电路还包括在光伏阵列的输出端与第二条支路之间依次串设的电感和二极管，且电感和二极管之间的连接点与第一条支路的一端连接。
[0009]在一个实施例中，所述实现相应的控制保护策略为：在PWM控制器接收到故障电弧信号时，PWM控制器通过第一输出信号端控制第一开关管延长关断时长，对电容充电，以使电流减小；同时，在对电容充电过程中，PWM控制器通过第二输出信号端控制第二开关管的进行导通，以使电容上的能量通过电阻进行泄放，以实现消除电弧的目的。
[0010]在一个实施例中，在采取相应的控制策略后，继续进行故障电弧的监测，当仍监测到故障电弧的存在，则进行报警。
[0011]在一个实施例中，所述第一开关管和第二开关管均采用MOS管。
[0012]在第二方面中，本专利技术提供的一种采用上述的一种太阳能PWM控制器的监测方法，包括以下步骤：判断光伏阵列是否发生故障电弧；若发生故障电弧，则控制升压单元中第一开关管延长关断时长，对电容充电，以使电流减小；在对电容充电过程中，PWM控制器控制第二开关管导通，以使电容上的能量通过电阻进行泄放，以实现消除电弧的目的；在采取相应的控制策略后，继续进行故障电弧的监测，当仍监测到故障电弧的存在，则进行报警。
[0013]本专利技术的有益效果为：本专利技术的方案通过设置电弧检测装置以及在现有的光伏逆变器中的BOOST升压电路的基础上设置泄放电路，能够在光伏阵列的输出端（直流侧）进行故障电弧检测，即采用简单的电弧检测装置检测故障电弧使得成本较低；同时，在监测到故障电弧时，还通过PWM控制器控制泄放电路对检测到的故障电弧进行及时、快速的泄放，提高了光伏系统的安全性和可靠性。
[0014]本专利技术的光伏逆变器，带有消除电弧的功能，即通过在BOOST升压电路的基础上设置泄放电路，通过PWM控制器控制泄放电路实现消弧电弧的目的，能够在光伏系统运行的过程中，避免由于弱电弧故障，影响光伏系统的可靠性。
附图说明
[0015]通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：图1示意性示出根据一种光伏并网系统的结构示意图；图2示意性示出根据本实施例中的一种太阳能PWM控制器的PWM控制电路的示意图；图3是根据本实施例中的基于一种太阳能PWM控制器的监测方法的方法流程图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]下面结合附图来详细描述本专利技术的具体实施方式。
[0018]目前，对于多组光伏阵列的直流电弧故障的监测，设置的电弧故障检测装置过于复杂，成本较高；基于此，本专利技术针对多组光伏阵列的直流电弧的检测，侧重的是在多组光伏阵列的输出端（直流侧）直接进行所有光伏阵列的电弧故障的监测。
[0019]具体地，下面以光伏系统为例，对本专利技术的方案进行具体介绍。
[0020]图1示意性示出根据一种光伏并网系统的结构示意图。
[0021]如图1所示，本实施例的光伏并网系统包括光伏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能PWM控制器，其特征在于，包括PWM控制电路以及电弧检测装置，所述PWM控制电路与所述电弧检测装置相连接；所述电弧检测装置，包括数据采集模块以及数据处理模块；数据采集模块用于采集光伏阵列的输出端的输出信号，对输出信号进行分析，得到特征量；数据处理模块，用于比较特征量与设定阈值的大小，响应于特征量大于设定阈值时，则判断光伏阵列发生故障电弧；并将故障电弧信号发送至PWM控制电路；PWM控制电路，包括PWM控制器以及升压单元；其用于在接收到故障电弧信号时，输出控制信号至升压单元，以控制升压单元，实现相应的控制保护策略；其中，所述升压单元包括BOOST升压电路和泄放电路，所述BOOST升压电路包括并联设置在光伏阵列的输出端上的两条支路，第一条支路设置有第一开关管，第二条支路设置有电容；所述泄放电路包括串联设置的电阻和第二开关管；其中，所述电阻和第二开关管所在的支路并联设置在所述电容的两端；其中，所述第一开关管以及所述第二开关管的栅极分别与PWM控制器上的第一输出信号端和第二输出信号端连接。2.根据权利要求1所述的一种太阳能PWM控制器，其特征在于，所述BOOST升压电路还包括在光伏阵列的输出端与第二条支路之间依次串设的电感和二极管，且电感和二极管之间的连...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡月琴，黄飞林，胡小龙，
申请(专利权)人：广州德姆达光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：