[发明专利]一种光伏逆变器供电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏逆变器供电系统及其在电网发生低电压穿越故障时的工作方法，能有效解决光伏逆变器系统供电的各种问题，满足低电压穿越期间的供电要求，属于光伏逆变器供电系统。 

背景技术

随着光伏行业的发展壮大，市场对光伏逆变器提出严格要求：正常工作需要具备高可靠性，长寿命要求，逆变器需具备低电压穿越功能，即在电网发生低电压穿越故障时，光伏逆变器不仅不能脱网，还要向电网提供无功支撑，帮助电网尽快恢复。例图1，若在0时刻，电网发生低压穿越故障，电网电压跌落，则0～T1时刻光伏逆变器必须保持并网运行，T1～T2时刻当电网电压逐渐恢复，光伏逆变器才可以从电网切出。 

目前光伏逆变器控制系统供电方案在电网低电压穿越时存在如下问题： 

1、电网发生低电压穿越时，电网电压跌落，通过电网侧取电在跌落时间段内失电，无法满足逆变器控制系统供电要求。 

2、主接触器的控制线圈(以下简称接触器线包)为感性负载，在吸合时候需要的功率较大，但维持吸合需要的功率较小，所以多采用交流侧供电方式。系统发生低电压穿越时，电网电压跌落，接触器线包失电，接触器断开脱网。 

3、为了满足低电压穿越要求，目前大多数厂家采用加UPS的方案，UPS本身带电池，成本高，属于工业用品，无法满足光伏逆变器10年，甚至20年的寿命要求，需要定期更换。也有厂家采用大的电解电容支撑，来满足低电压穿越的要求，例如名称为《一种光伏逆变器低电压穿越电路》，专利号为201120477261.4的实用新型专利采用大的电解电容支撑，来满足低电压穿越的要求，电解电容同样存在寿命问题，需要定期更换。 

4、接触器线包为感性负载，在吸合的时候功率较大，与光伏逆变器控制系统供电共用母线，会引起母线电压剧烈波动，有时候严重影响控制系统可靠工作。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提高光伏逆变器控制系统的可靠性，且使其满足低电压穿越要求，同时，不影响使用寿命。 

为了解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是提供了一种光伏逆变器供电系统，包括工频隔离变压器、第一交流-直流转换单元、第二交流-直流转换单元、DC／DC高频开关电源，其特征在于：工频隔离变压器的原边绕组连接电网，工频隔离变压器的副边绕组形成至少三路输出，一路输出为光伏逆变器的系统元件供电，第二路输出连接第一交流-直流转换单元的输入端，第一交流-直流转换单元的输出端形成直流母线电压，第三路输出连接第二交流-直流转换单元的输入端，第二交流-直流转换单元的输出端连接到接触器线包，DC／DC高频开关电源的输入端连接到光伏逆变器的直流输入端，其输出端并联到直流母线电压，直流母线电压分为两路，一路经过整流二极管D2以及开关器件连接到接触器线包，另外一路为光伏逆变器的控制系统供电。 

优选地，所述第一交流-直流转换单元为AC／DC高频开关电源或桥式整流电源。 

优选地，所述第二交流-直流转换单元为整流模块。 

优选地，在所述整流模块的输出端上并联有滤波电容C1。 

优选地，所述开关器件为电子开关、或继电器、或接触器。 

优选地，所述工频隔离变压器的副边绕组的第三路输出经限流电阻R1或保险丝连接第二交流-直流转换单元的输入端。 

本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的光伏逆变器供电系统在电网发生低电压穿越故障时的工作方法，其特征在于，步骤为： 

在每一次主接触器吸合之前，开关器件处于断开的状态，控制系统发闭合接触器命令，此时，由第二交流-直流转换单元输出的直流电压提供接触器吸合过程中所需的吸合功率，当接触器稳定吸合以后，开关器件(闭合，当电网发生低电压穿越故障时，电网失电，工频隔离变压器输入供电丢失，第二交流-直流转换单元失电，此时，由DC／DC高频开关电源输出的直流母线电压保持系统供电，以及提供接触器的吸合保持功率，满足低电压穿越时的供电要求。 

本发明具有如下优点： 

1、采用AC／DC高频开关电源以及DC／DC高频开关电源同时给光伏逆变器系统供电，确保了系统母线电压的稳定性，实现了系统供电1+1备份，提高了系统的可靠性。 

2、在低电压穿越期间，DC／DC高频开关电源为整个光伏逆变器供电，满足了低电压穿越的供电需求，AC／DC及DC／DC高频开关电源的独特设计，确保了整个光伏逆变器10～20年长寿命的要求。