[实用新型]一种太阳能光伏逆变器的接地故障侦测及保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流输入接地型功率变换器及其衍生产品，尤其涉及输入接地型光伏发电系统，具体地说是一种太阳能光伏逆变器的接地故障侦测及保护装置。

背景技术

太阳能发电作为新能源的重要组成部分，获得越来越大的发展。在太阳能发电系统中，接地故障会导致如火灾和人身安全等事故的发生。因此光伏发电系统中要求具有接地故障侦测及保护功能。

光伏发电系统(Photovoltaic system)一般包括用于实现光电转换的太阳能电池板(PV Panel)和将太阳能电池板发出的直流电转化为交流电，并馈入电网的逆变器。在这种系统中，接地故障侦测及保护装置用于检测太阳能电池板输出与保护地之间的电流。根据UL1741规定和NEC Article690规定，对于单端接地(PV正或负接地)系统，当接地故障发生，未接地一端会跟安全地(PE)搭接，从而导致系统存在安全隐患，当故障电流达到规定值，要求系统能够快速准确的检测接地故障，切断故障回路，提供故障指示，并要求隔离故障电路或者逆变转换电路停止向电网馈电。

在太阳能发电系统中的逆变器环节，接地故障侦测及分断装置(GFDI)一般侦测PV阵列和地之间的电流。

在专利US20080123226中提到的方式是在接地回路串联可控开关(通常为接触器)和电流互感器，实时侦测接地回路电流，当采样电流大于设定值，逆变器控制可控开关断开以分断故障回路。此种保护方式需要正常供电给电流互感器与接触器，由于正常时接地线无电流流过，因此当互感器故障时系统没有办法对此电路进行自检。另外，当系统供电电源故障，系统也失去分断及指示的能力；专利US7768751B2中也是通过电流互感器采集接地故障电流，虽然通过注入已知电流的方法可以实现电路检测，但这种方式也是依赖于电流互感器等设备的正常供电状态下才能实现。

另外一种实现方式是在接地回路串联特性可调的断路器，如Outback PowerSystem公司的GFDI产品。断路器正常时处于常闭状态，当电流过大时会触发断路器断开，同时可以通过辅助触头获知断路器状态；优点是断路器可重复使用，缺点是分断电流和动作时间很难满足相关法规要求，同时在断路器故障或没有装配时，系统也无法获知接地故障侦测电路状态。

市场上另外一种常见实现方式的是将需要接地的DC输入端通过保险丝接PE，同时保险丝两端并联限流电阻及光藕，这种方式在Xantrex的光伏产品上可以见到。当故障发生，输入正或负跟安全地搭接，电流过大导致保险丝熔断后，限流电阻和光藕将承受整个输入的电压，光藕导通可以上报接地保障保护电路状态，此种方式缺点也是当光藕损坏后逆变器无法获知侦测电路状态，另外当保险丝没有装，接地故障没有发生时，系统也无法及时侦测到这种状况。

综上，因此现有的接地故障及保护电路大多无法进行自检，在单节点故障发生后系统将丧失保护能力。另外，现有实现方式多依赖于中央处理单元上电情况才可以实现检测，在系统没有上电，但故障发生后，无法及时做出提示和报警。由于接地故障侦测及分断装置的可靠运行对于太阳能发电系统非常重要，因此必须采取措施确保接地故障和分断装置在所有时间都能正确操作。因此需要设备和方法来确保接地故障侦测及保护装置的状态及正确操作。

发明内容

本实用新型要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种新颖的太阳能光伏逆变器的接地故障侦测及保护装置，该电路除了可以对逆变器电路进行接地故障侦测、报警及逆变器动作之外，还可以实现自检，以判断接地保护电路是否正常，避免常规电路在单节点故障后丧失保护功能。

解决上述问题采用的技术方案是：一种太阳能光伏逆变器的接地故障侦测及保护装置，包括独立电源、故障侦测电路和故障分断装置，太阳能电池板单端接地，其特征在于所述的独立电源输出端依次连接故障侦测电路、故障分断装置和太阳能电池板输入接地端并形成回路，所述的故障侦测电路同时连接到逆变器的主控单元，所述的逆变器的主控单元接收所述的故障侦测电路的反馈信号，并在产生接地故障或在所述的故障侦测电路和/或故障分断装置损坏时执行故障保护。