一种集成中压光伏并网系统以及控制方法

摘要

本发明提供了一种集成中压光伏并网系统以及控制方法，该并网系统集成有升压变压器、中压开关、控制单元以及至少一个逆变单元，其中，逆变单元包括逆变主电路以及交流接触器。逆变主电路的输入端与光伏组件相连，逆变主电路的第一输出端通过交流接触器与升压变压器相连，升压变压器的输出端通过中压开关与中压电网相连。控制单元的输入端与逆变主电路的第二输出端相连，中压开关基于控制单元输出的控制信号控制闭合和关断。可见，本方案中的逆变单元不包括交流断路器，并将逆变单元与升压变压器以及中压开关进行集成，当进行系统低压侧或中压侧的保护和维护时，均通过控制中压开关的关断来实现，降低了系统成本。

权利要求

1.一种集成中压光伏并网系统，其特征在于，集成有：升压变压器、中压开关、控制单元以及至少一个逆变单元，所述逆变单元包括逆变主电路以及交流接触器；

所述逆变主电路的输入端与光伏组件的输出端相连，作为所述逆变单元的输入端，所述逆变主电路的第一输出端与所述交流接触器的一端相连，所述交流接触器的另一端作为所述逆变单元的输出端；

所述升压变压器的输入端与所述逆变单元的输出端相连，所述升压变压器的输出端通过所述中压开关与中压电网相连；

所述控制单元的输入端与所述逆变主电路的第二输出端相连，所述中压开关基于所述控制单元输出的控制信号控制闭合和关断。

2.根据权利要求1所述的集成中压光伏并网系统，其特征在于，所述逆变单元还包括熔丝；

所述熔丝与所述交流接触器串联。

3.根据权利要求1所述的集成中压光伏并网系统，其特征在于，所述控制单元还用于：获取所述逆变主电路的状态信号，基于所述状态信号生成所述控制信号。

4.根据权利要求3所述的集成中压光伏并网系统，其特征在于，所述控制单元基于所述状态信号生成所述控制信号，包括：判断所述状态信号是否符合预设安全信号范围，如果是，所述控制单元生成第一控制信号，以使所述中压开关基于所述第一控制信号闭合；

如果否，所述控制单元生成第二控制信号，以使所述中压开关基于所述第二控制信号断开。

5.根据权利要求4所述的集成中压光伏并网系统，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与所述控制单元相连，当所述控制单元生成第二控制信号时，所述控制单元还输出报警信号，所述报警单元基于所述报警信号发出警报。

6.一种控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任意一项所述的集成中压光伏并网系统，该控制方法包括：获取用户触发的指示信号，基于所述指示信号生成所述控制信号，以使所述中压开关基于所述控制信号控制闭合和关断。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：获取所述逆变主电路的状态信号，基于所述状态信号生成所述控制信号。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述状态信号生成所述控制信号，包括：判断所述状态信号是否符合预设安全信号范围，如果是，所述控制单元生成第一控制信号，以使所述中压开关基于所述第一控制信号闭合；

如果否，所述控制单元生成第二控制信号，以使所述中压开关基于所述第二控制信号断开。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：当所述控制单元生成第二控制信号时，发出警报。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述警报至少包括声光报警。

说明书

一种集成中压光伏并网系统以及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种集成中压光伏并网系统以及控制方法。

背景技术

[0002] 常规的光伏并网系统是直接将常规的光伏并网逆变器、升压变压器以及中压保护器件简单的组合在一起，如图1所示。具体的，升压变压器的输出端通过中压断路器与中压电网相连。

[0003] 通常在该集成中压光伏并网系统处于并网运行时，如果需要进行系统维护，需要将逆变单元的交流断路器断开，实现低压侧的维护，同时，为了进一步保证安全，需要在进行低压侧维护时，将中压断路器也断开。

[0004] 发明人发现，目前的集成中压光伏并网系统的集成度较低，且系统成本较高。因此，如何提供一种集成中压光伏并网系统以及控制方法，既能提高中压光伏并网系统的集成度，又能降低系统成本，是本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种集成中压光伏并网系统以及控制方法，既能提高中压光伏并网系统的集成度，又能降低系统成本。

[0006] 为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

[0007] 一种集成中压光伏并网系统，集成有：升压变压器、中压开关、控制单元以及至少一个逆变单元，所述逆变单元包括逆变主电路以及交流接触器；

[0008] 所述逆变主电路的输入端与光伏组件的输出端相连，作为所述逆变单元的输入端，所述逆变主电路的第一输出端与所述交流接触器的一端相连，所述交流接触器的另一端作为所述逆变单元的输出端；

[0009] 所述升压变压器的输入端与所述逆变单元的输出端相连，所述升压变压器的输出端通过所述中压开关与中压电网相连；

[0010] 所述控制单元的输入端与所述逆变主电路的第二输出端相连，所述中压开关基于所述控制单元输出的控制信号控制闭合和关断。

[0011] 可选的，所述逆变单元还包括熔丝；

[0012] 所述熔丝与所述交流接触器串联。

[0013] 可选的，所述控制单元还用于：

[0014] 获取所述逆变主电路的状态信号，基于所述状态信号生成所述控制信号。

[0015] 可选的，所述控制单元基于所述状态信号生成所述控制信号，包括：

[0016] 判断所述状态信号是否符合预设安全信号范围，如果是，所述控制单元生成第一控制信号，以使所述中压开关基于所述第一控制信号闭合；

[0017] 如果否，所述控制单元生成第二控制信号，以使所述中压开关基于所述第二控制信号断开。

[0018] 可选的，还包括报警模块，

[0019] 所述报警模块与所述控制单元相连，当所述控制单元生成第二控制信号时，所述控制单元还输出报警信号，所述报警单元基于所述报警信号发出警报。

[0020] 一种控制方法，应用于任意一项上述的集成中压光伏并网系统，该控制方法包括：

[0021] 获取用户触发的指示信号，基于所述指示信号生成所述控制信号，以使所述中压开关基于所述控制信号控制闭合和关断。

[0022] 可选的，还包括：

[0023] 获取所述逆变主电路的状态信号，基于所述状态信号生成所述控制信号。

[0024] 可选的，所述基于所述状态信号生成所述控制信号，包括：

[0025] 判断所述状态信号是否符合预设安全信号范围，如果是，所述控制单元生成第一控制信号，以使所述中压开关基于所述第一控制信号闭合；

[0026] 如果否，所述控制单元生成第二控制信号，以使所述中压开关基于所述第二控制信号断开。

[0027] 可选的，还包括：

[0028] 当所述控制单元生成第二控制信号时，发出警报。

[0029] 可选的，所述警报至少包括声光报警。

[0030] 基于上述技术方案，本发明实施例提供了一种集成中压光伏并网系统，集成有：升压变压器、中压开关、控制单元以及至少一个逆变单元，其中，逆变单元包括逆变主电路以及交流接触器。逆变主电路的输入端与光伏组件的输出端相连，作为逆变单元的输入端，逆变主电路的第一输出端与交流接触器的一端相连，交流接触器的另一端作为逆变单元的输出端。升压变压器的输入端与逆变单元的输出端相连，升压变压器的输出端通过中压开关与中压电网相连。控制单元的输入端与逆变主电路的第二输出端相连，中压开关基于控制单元输出的控制信号控制闭合和关断。可见，本方案中的逆变单元不包括交流断路器，将逆变单元与升压变压器以及中压开关进行集成，当进行系统维护时，断开中压开关即可，同时基于中压开关完成交流保护，个别对于低压保护有要求的情况下，可以在低压交流侧增加熔丝完成低压保护功能，降低了系统成本。

附图说明

[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0032] 图1为现有技术中一种集成中压光伏并网系统的结构示意图；

[0033] 图2为本发明实施例提供的一种集成中压光伏并网系统的结构示意图；

[0034] 图3为本发明实施例提供的一种集成中压光伏并网系统的又一结构示意图；

[0035] 图4为本发明实施例提供的一种控制方法的流程示意图；

[0036] 图5为本发明实施例提供的一种控制方法的又一流程示意图；

[0037] 图6为本发明实施例提供的一种控制方法的又一流程示意图；

[0038] 图7为本发明实施例提供的一种控制方法的又一流程示意图。

具体实施方式

[0039] 结合背景技术可知，传统的集成中压光伏并网系统是将光伏逆变器产品、升压变压器以及中压保护器件简单的组合在一起，即在各生产商单独采购逆变器产品、升压变压器以及中压保护器件，然后通过电气连接的方式，将三者进行接线连接。

[0040] 或，通过将光伏并网逆变器，升压变压以及中压保护器件集成到一个箱体内(如标准的集装箱)，内部连接及调试好，从而提供给客户一个集成一体化的产品，现场直接直流光伏电池板和交流中压电网即可。

[0041] 发明人发现，传统的逆变器产品作为光伏并网系统的一个独立部分，其中包含了保障该逆变产品安全的保护器件，如交流断路器或负荷开关结合熔丝等。通常，逆变产品设置在集成中压光伏并网系统的低压侧，通过升压变压器以及中压保护器件与中压电网相连，其中，将升压变压器以及中压保护器件定义成中压部分。

[0042] 理论上，当集成中压光伏并网系统在并网运行时，如果需要进行低压侧的维护，则将逆变器产品中的保护器件断开，如将交流断路器断开；如果需要进行中压侧的维护时，则将中压保护器件断开，如将中压断路器断开。

[0043] 而基于各国家的安全要求不同，存在进行低压侧维护时，要求同时断开中压侧保护器件的情况。在该情况下，基于图1中的传统方案，需要逐一断开交流断路器后，断开中压断路器。而逆变器产品中的交流断路器的控制单元与中压断路器的控制单元相互独立，因此，导致系统成本很高。

[0044] 有鉴于此，发明人对集成中压光伏并网系统中各功能模块进行集成，以满足现有逆变功能和系统保护要求的同时，降低系统成本。

[0045] 具体的，请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种集成中压光伏并网系统的结构示意图，该系统20包括：升压变压器201、中压开关202、控制单元203以及至少一个逆变单元204。

[0046] 其中，所述逆变单元204包括逆变主电路2041以及交流接触器2042。

[0047] 具体的，各器件的连接关系如下：

[0048] 所述逆变主电路2041的输入端与光伏组件205的输出端相连，作为所述逆变单元204的输入端，所述逆变主电路2041的第一输出端与所述交流接触器2042的一端相连，所述交流接触器的另一端作为所述逆变单元的输出端；

[0049] 所述升压变压器201的输入端与所述逆变单元204的输出端相连，所述升压变压器201的输出端通过所述中压开关202与中压电网206相连；

[0050] 所述控制单元203的输入端与所述逆变主电路2041的第二输出端相连，所述中压开关202基于所述控制单元203输出的控制信号控制闭合和关断。

[0051] 需要说明的是，本实施例中，发明人考虑到传统的交流断路器是起到系统维护时断开电路连接以及起到交流保护的功能，而本实施例将传统光伏系统中必须的中压组成部分纳入到了光伏并网逆变产品设计的范围，将逆变单元与升压变压器以及中压开关进行集成，设计了一种集成中压光伏并网系统。使得逆变单元不包括交流断路器，当需要进行系统维护时(如低压侧维护或中压侧维护)，本方案只需控制中压开关断开即可，相比于传统方案中控制交流断路器关断以及控制中压保护器件关断的方式，降低了系统成本。

[0052] 可见，本方案充分利用了中压开关的功能，利用中压开关使得系统的集成度更高的同时，由于本方案中不选用交流断路器，因此能够降低整个集成中压光伏并网系统的成本。

[0053] 除此，如图3所示，本实施例提供了另一种集成中压光伏并网系统，发明人考虑到传统方案成本较高，因此采用熔丝代替交流断路器，使得熔丝同样能起到逆变单元交流保护的功能，但其成本远低于交流断路器，进而减少了整个系统的成本。

[0054] 具体的，本实施例提供的集成中压光伏并网系统30包括：升压变压器301、中压开关302、控制单元303以及至少一个逆变单元304。其中，述逆变单元304包括逆变主电路3041、交流接触器3042以及熔丝3043。

[0055] 具体的，各器件的连接关系如下：

[0056] 所述逆变主电路3041的输入端与光伏组件305的输出端相连，作为所述逆变单元304的输入端，所述逆变主电路3041的第一输出端与所述交流接触器3042的一端相连，所述交流接触器3042的另一端与熔丝3043的一端相连，熔丝3043的另一端作为所述逆变单元
304的输出端；

[0057] 所述升压变压器301的输入端与所述逆变单元304的输出端相连，所述升压变压器301的输出端通过所述中压开关302与中压电网306相连；

[0058] 所述控制单元303的输入端与所述逆变主电路3041的第二输出端相连，所述中压开关302基于所述控制单元303输出的控制信号闭合和关断。

[0059] 即，在本方案中，选用熔丝与交流接触器串联，以替代交流断路器，降低了系统成本。需要说明的是，本实施例提供的多个逆变单元中，可以部分逆变单元设置有熔丝，还可以全部逆变单元均设置有熔丝。当逆变单元交流出现过流或短路等现象时，熔丝可以熔断，实现对逆变单元的保护。

[0060] 在上述实施例的基础上，为了满足传统集成中压光伏并网系统具备的低压侧以及中压侧功能，本实施例中，中压开关不仅仅是在中压侧维护时才会关断，其承担了更多功能的控制，例如，可以根据实际的功能需求，对中压开关进行功能定制。例如，根据控制单元获取到的信号不同，实现对中压开关的控制。

[0061] 具体的，可以如图4所示，本实施例提供的控制方法，包括：

[0062] S41、获取用户触发的指示信号；

[0063] S42、基于所述指示信号生成所述控制信号，以使所述中压开关基于所述控制信号控制闭合和关断。

[0064] 其中，指示信号可以由用户进行触发，如，当需要进行系统维护时，例如低压侧维护或中压侧维护，维修人员可以手动下发维修的指示信号，对应的，控制单元接收到该指示信号，生成一控制信号，控制中压开关闭合。该低压侧维护不局限于低压逆变单元发生某些故障，需要断开产品跟电网连接的情况，还可以为低压侧部分器件需要维护的情况。同样，该中压侧维护不局限于升压变压器发生某些故障，需要断开产品跟电网连接的情况，还可以为中压侧部分器件需要维护的情况。

[0065] 需要说明的是，在本实施例中，并未限定控制单元的呈现方式，如，控制单元可以为具有信号采集状态功能和分析的功能模块，还可以为具有人机操作界面的处理器，只要能实现基于控制信号实现对中压开关的开关状态进行控制即可。

[0066] 除此，本实施例中，控制器还可以基于各器件的输出参数，对中压开关进行控制，例如，控制单元获取逆变主电路的状态信号，自动实现维护控制，例如图5所示，本实施例提供的控制方法，还包括：

[0067] S51、获取所述逆变主电路的状态信号；

[0068] S52、基于所述状态信号生成所述控制信号。

[0069] 在本实施例中，控制单元可以获取逆变主电路的状态信号，该状态信号可以是直流交流电压器输出的电压信号、电流信号或功率信号等，当采集状态到的信号满足预设条件时，控制单元则输出控制信号，控制中压开关断开，进而提供一个系统维修环境。

[0070] 当然，控制单元还可以检测集成中压光伏并网系统中任一器件的输出信号，进行判断，当确定某一器件发生故障时，控制中压开关断开，以实现对集成中压光伏并网系统的保护。即基于中压开关完成交流侧保护功能，该交流侧保护功能可以包括低压侧的交流保护以及中压侧的交流保护中的一个或多个。需要说明的是，通过熔丝替代交流断路器的实施例中，中压开关可以实现对中压侧的交流保护，也可以实现对低压侧的交流保护，同时，熔丝还能实现对低压侧的交流保护。

[0071] 其中，中压开关可以增加电动操作附件(通过对线圈的供电控制，利用电机完成中压开关的吸合操作)，从而控制单元可以在供电配合的情况，完成对中压开关吸合和断开的控制。

[0072] 控制单元的作用一方面是收集各个状态信号(可以是通讯，也可以是直接采样各个节点的状态信号)，同时可能完成一些逻辑判断；另一方面就是输出控制信号，控制中压开关的线圈的供电，完成对中压开关的吸合和断开操作)。

[0073] 具体的，如图6所示，步骤S52基于所述状态信号生成所述控制信号，可以包括：

[0074] S61、判断所述状态信号是否符合预设安全信号范围；

[0075] S62、如果是，所述控制单元生成第一控制信号，以使所述中压开关基于所述第一控制信号闭合；

[0076] S63、如果否，所述控制单元生成第二控制信号，以使所述中压开关基于所述第二控制信号断开。

[0077] 首先，在本实施例中，可以预先定义预设安全信号范围，如，逆变主电路的输出电压不超过100V，或，逆变主电路的输出电压不超过50A，或，逆变主电路的输出功率不超过500W等。

[0078] 在设定了安全信号范围后，控制单元可以实时采集逆变主电路的输出信号，假设以输出电压为例子，当控制单元采集到的逆变主电路的输出电压为50V时，由于输出电压50V属于安全信号范围，那么本控制单元输出第一控制信号，中压开关闭合。需要说明的是，此时，中压开关可能一直处于闭合状态，因此，可以不用重新控制中压开关闭合，维持中压开关当前的闭合状态即可。假设当前中压开关断开，在控制单元输出第一控制信号后，可以控制中压开关闭合。

[0079] 当控制单元采集到的逆变主电路的输出电压为150V时，由于输出电压150V不属于安全信号范围，那么本控制单元输出第二控制信号，中压开关断开。

[0080] 通过中压开关断开的方式，保护了本集成中压光伏并网系统。同时，还可以如图7所示，本实施例提供的集成中压光伏并网系统，还可以包括报警模块。

[0081] 所述报警模块与所述控制单元相连，当所述控制单元生成第二控制信号时，所述控制单元还输出报警信号，所述报警单元基于所述报警信号发出警报。

[0082] 相应的，本控制方法包括：S71、当所述控制单元生成第二控制信号时，发出警报。

[0083] 即本方案中，当控制单元采集到的逆变主电路的输出电压为150V时，由于输出电压150V不属于安全信号范围，那么本控制单元输出第二控制信号，中压开关断开，之后，发出警报。需要说明的是，在本实施例中，并不限定警报的方式，如可以为声光报警，或者其他报警方式。

[0084] 综上，本发明实施例提供了一种集成中压光伏并网系统，包括：升压变压器、中压开关、控制单元以及至少一个逆变单元，其中，逆变单元集成有逆变主电路以及交流接触器。逆变主电路的输入端与光伏组件的输出端相连，作为逆变单元的输入端，逆变主电路的第一输出端与交流接触器的一端相连，交流接触器的另一端作为逆变单元的输出端。升压变压器的输入端与逆变单元的输出端相连，升压变压器的输出端通过中压开关与中压电网相连。控制单元的输入端与逆变主电路的第二输出端相连，中压开关基于控制单元输出的控制信号控制闭合和关断。可见，本方案中的逆变单元不包括交流断路器，将逆变单元与升压变压器以及中压开关进行集成，当进行系统维护时，断开中压开关即可，降低了系统成本。

[0085] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

[0086] 专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

[0087] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

[0088] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。