一種逆變器及其控制裝置、控制方法及逆變器系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及逆變器領域，尤其涉及一種逆變器及其控制裝置、控制方法及逆變器系統。
【背景技術】
[0002]太陽能(PV, photo-voltaic)電池把太陽的光能直接轉化為電能，由于具有不受資源分布地域的限制，可在用電處就近發電、獲取能源花費的時間短和能源質量高等優點而廣泛應用。
[0003]太陽能逆變器(以下簡稱為逆變器)是采用PV電池供電的逆變器，其主要功能是將太陽能電池的直流電逆變成交流電。PV電池通過給母線(BUS)電容充電的形式給逆變器供電，而母線(BUS)電容兩端的電壓即為BUS電壓，也就是說，BUS電壓可用于為逆變器中的輔助源電路和逆變電路等供電，其中，輔助源電路可為逆變器內的各部件提供輔助供電，例如逆變電路。在PV電池接入逆變器的瞬間，逆變器的輔助源電路尚未啟動，此時，PV電池以近似恒流源的形式給BUS電容充電，當BUS電壓達到輔助源電路的啟動電壓時，輔助源電路啟動，在這個過程中PV電池持續給BUS電容充電，直到BUS電壓升高到PV電池的開路電壓為止(但由于逆變器上會有很小的損耗，一般BUS電壓升高到略小于PV電池的開路電壓時即停止充電)，可知BUS電壓與PV電池的開路電壓相關聯。
[0004]逆變器內部包括低壓器件，為了防止這些低壓器件被燒毀，逆變器的工作電壓不宜過大，也即BUS電壓不宜過大，進而PV電池的開路電壓也不能太大。PV電池的開路電壓被限制，則BUS電容的充電速度被限制，進而導致逆變器中輔助源電路和逆變電路的啟動需要較長時間，使得逆變器的啟動速度較慢。

【發明內容】

[0005]本發明實施例提供了一種逆變器及其控制裝置、控制方法及逆變器系統，用于提高逆變器的啟動速度。
[0006]第一方面，本發明提供了一種應用于逆變器的控制裝置，可包括:
[0007]過壓保護電路和檢測電路；
[0008]檢測電路，用于檢測逆變器的母線BUS電壓，并將檢測到的BUS電壓輸入到過壓保護電路，BUS電壓是指BUS電容兩端的電壓，BUS電壓用于為逆變器中的輔助源電路和逆變電路供電，輔助源電路用于為逆變電路提供輔助供電，BUS電容依靠太陽能PV電池供電；
[0009]過壓保護電路，用于接收檢測電路輸入的BUS電壓，當BUS電壓大于或者等于第一閾值時，控制PV電池短路，使得PV電池停止給BUS電容供電，以使BUS電壓下降；當BUS電壓下降到第二閾值時，停止對PV電池的短路控制，使得PV電池繼續給BUS電容供電，以使BUS電壓上升，其中，第一閾值大于第二閾值，第一閾值小于或者等于逆變器的內部器件所能承受的最大工作電壓，第二閾值大于或者等于輔助源電路的最小工作電壓。
[0010]在第一方面的第一種可能的實現方式中，過壓保護電路包括開關Q1和控制單元，其中，Q1的第一連接端和第二連接端分別與PV電池的兩端連接，Q1的第三連接端與控制單元連接；控制單元，用于接收檢測電路輸入的BUS電壓，并在BUS電壓大于或者等于第一閾值時，控制Q1導通，以控制PV電池短路，使得PV電池停止給BUS電容供電，以使BUS電壓下降；在BUS電壓下降到第二閾值時，控制Q1斷開，以停止對PV電池的短路控制，使得PV電池繼續給BUS電容供電，從而控制BUS電壓上升。
[0011]結合第一方面的第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，過壓保護電路還包括:二極管Dl，D1的正極端與Q1連接，D1的負極端與BUS電容的正極端連接，D1用于在Q1導通時，防止Q1將BUS電容短路。
[0012]結合第一方面的第二種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式中，過壓保護電路還包括:電感Ll，L1與Q1串聯并連接在PV電池兩端，L1用于當Q1導通時，限制BUS電壓的上升速率；D1的正極端與L1和Q1之間的公共連接點連接，D1的負極端與BUS電容的正極端連接。
[0013]結合第一方面的第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，過壓保護電路還包括:二極管D2、電感L2和電阻R，L2與Q1串聯并連接在PV電池兩端，R與L2并聯連接，D2的正極端與R和L2的公共連接點連接，D2的負極端與BUS電容的正極端連接；D2用于在Q1導通時，防止Q1將BUS電容短路，L2用于當Q1導通時，限制BUS電壓的上升速率，R用于在Q1斷開時，吸收L2中存儲的能量。
[0014]結合第一方面、第一方面的第一至第四種中任一可能的實現方式，在第五種可能的實現方式中，該控制裝置還可包括:瞬間啟動電路，其中，瞬間啟動電路包括:啟動檢測單元、電流源單元和電流源關斷單元；啟動檢測單元，用于檢測逆變器的BUS電壓，并將BUS電壓輸入到電流源單元；電流源單元，用于接收啟動檢測單元輸入的BUS電壓，當BUS電壓大于或等于第三閾值時，啟動電流源單元，使得電流源單元給輔助源電路的內部芯片充電以達到輔助源電路的內部芯片的工作電壓，進而啟動輔助源電路，其中，第三閾值大于或等于輔助源電路的內部芯片的最小工作電壓，第三閾值小于第一閾值；電流源關斷單元，用于當電流源單元啟動輔助源電路時，控制電流源單元停止對輔助源電路的內部芯片充電。
[0015]第二方面，本發明提供了一種逆變器，可包括:
[0016]BUS電容、逆變電路、輔助源電路和如第一方面提供的任一種控制裝置，其中，BUS電容兩端的電壓為BUS電壓，BUS電容依靠太陽能PV電池供電；
[0017]BUS電壓，用于為輔助源電路和逆變電路供電，輔助源電路用于為逆變電路提供輔助供電；
[0018]控制裝置，用于在BUS電壓大于或者等于第一閾值時，控制將BUS電容短路，使得PV電池停止對BUS電容充電，以使BUS電壓下降；以及在BUS電壓小于或者等于第二閾值時，控制停止將BUS電容短路，使得PV電池繼續對BUS電容充電，以使BUS電壓上升，第一閾值大于第二閾值，第一閾值小于或者等于逆變器的內部器件所能承受的最大工作電壓，第二閾值大于或者等于輔助源電路的最小工作電壓。
[0019]在第二方面的第一種可能的實現方式中，控制裝置，還用于在BUS電壓大于或等于第三閾值時，對輔助源電路的內部芯片充電以達到輔助源電路的內部芯片的工作電壓，以便于啟動輔助源電路；
[0020]以及控制裝置，還用于在輔助源電路啟動后，停止對輔助源電路的內部芯片充電。
[0021]第三方面，本發明提供了一種逆變器系統，可包括:
[0022]太陽能PV電池和如第二方面提供的任一種逆變器，PV電池用于為逆變器供電。
[0023]第四方面，本發明提供了一種逆變器的控制方法，可包括:
[0024]檢測逆變器的母線BUS電壓，BUS電壓是指BUS電容兩端的電壓，BUS電容依靠太陽能PV電池供電；
[0025]當BUS電壓大于或者等于第一閾值時，控制太陽能PV電池短路，使得PV電池停止給BUS電容供電，以使BUS電壓下降，當BUS電壓下降到第二閾值時，停止對PV電池的短路控制，使得PV電池繼續給BUS電容供電，以使BUS電壓上升，其中，第一閾值大于第二閾值，第一閾值小于逆變器的內部器件所能承受的最大工作電壓，第二閾值大于或者等于逆變器中的輔助源電路的最小工作電壓。
[0026]在第四方面的第一種可能的實現方式中，當BUS電壓大于或等于第三閾值時，給輔助源電路的內部芯片充電以達到輔助源電路的內部芯片的工作電壓，進而啟動輔助源電路，其中，第三閾值大于或等于輔助源電路的內部芯片的最小工作電壓，第三閾值小于第一閾值；啟動輔助源電路之后，還包括:停止對輔助源電路的內部芯片充電。
[0027]從以上技術方案可以看出，本發明實施例具有以下優點:
[0028]本發明實施例在檢測到BUS電容兩端的電壓即BUS電壓過大時，控制太陽能PV電池短路，PV電池短路后則無法對BUS電容充電，PV電池停止充電后，BUS電容中存儲的能量逐漸被負載消耗，從而使得BUS電壓下降，在BUS電壓下降到一定值時，PV電池繼續對BUS電容充電，從而控制BUS電壓上升，并重復上述過壓保護控制，使得BUS電壓可以保持在逆變器工作電壓范圍以內，使得本發明實施例的逆變器可以配置具有更高開路電壓的PV電池，因此可以提高BUS電容的充電速率，進而減少逆變器中的輔助源電路和逆變電路的啟動時間，加快逆變器的啟動速度。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1是本發明實施例中應用于逆變器的控制裝置的一個結構示意圖；
[0031]圖2是本發明實施例中應用于逆變器的控制裝置的電路結構示意圖；
[0032]圖3是本發明實施例中應用于逆變器的控制裝置的另一個結構示意圖；
[0033]圖4是本發明實施例中瞬間啟動電路的結構示意圖；
[0034]圖5a至圖5c是本發明實施例中過壓保護電路的電路結構示意圖；
[0035]圖6是本發明實施例中瞬間啟動電路的電路結構示意圖；
[0036]圖7a至圖7b是