專利名稱：一種風(fēng)光電集成系統(tǒng)及其整流器過壓保護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)光電集成系統(tǒng)，尤其涉及風(fēng)光電集成系統(tǒng)的整流器直流過壓保護功 能的改進。
背景技術(shù)：
請參閱圖1，為一種風(fēng)光電集成的直流電源系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，目前風(fēng)光 電集成系統(tǒng)主要包括用于接收并轉(zhuǎn)換風(fēng)能和光能、并輸出至直流母線3的風(fēng)能與太陽能輸 入系統(tǒng)1，還包括通過整流器5連接至直流母線3的交流配電單元4，該系統(tǒng)還包括用于監(jiān) 控整流器5和風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)1的系統(tǒng)監(jiān)控單元2。在該風(fēng)光電集成的直流電源系 統(tǒng)中，為了防止整流器5的故障造成過高電壓從直流母線3供給負載，整流器5自身帶有直 流過壓保護功能。但是，整流器5的自帶的直流過壓保護功能僅能在整流器5感應(yīng)到電壓 過高時關(guān)閉整流器5，而不能在線路恢復(fù)時自動啟動整流器5工作。如果線路中電壓發(fā)生輕 微的波動，使得電壓高于整流器自身直流過壓保護的動作閾值，則整流器5因為過壓保護 而關(guān)閉。因此，如果此時電壓已經(jīng)恢復(fù)正常，而整流器5卻不能重新啟動，也就是該直流過 壓保護的誤動作致使整流器5被鎖死而不輸出，造成系統(tǒng)的交流輸入也退出工作，使系統(tǒng) 的供電可靠性下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有風(fēng)光電集成的直流電源系統(tǒng)的上述整流 器自身過壓保護后被鎖死而不返回的缺陷，提供一種具有整流器過壓脫離功能的風(fēng)光電集 成系統(tǒng)及其整流器過壓保護方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種可自動返回的整流器過壓 脫離的風(fēng)光電集成系統(tǒng)，在整流器的直流過壓保護尚未動作時把整流器與容易產(chǎn)生過高電 壓的風(fēng)光輸入斷開，避免整流器自身的直流過壓保護。本發(fā)明的第一個方面，提供了一種風(fēng)光電集成系統(tǒng)，包括風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)、 交流配電單元、系統(tǒng)監(jiān)控單元及整流器和直流母線，所述風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)的輸出端 與所述直流母線相連，所述交流配電單元通過整流器連接至所述直流母線，所述系統(tǒng)監(jiān)控 單元與所述整流器和風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)相連；所述整流器與所述直流母線之間設(shè)置有連接至所述系統(tǒng)監(jiān)控單元的受控元件，所 述系統(tǒng)監(jiān)控單元連接至所述直流母線并采樣所述直流母線的電壓值；所述系統(tǒng)監(jiān)控單元用于在所述直流母線的電壓上升到整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)動 作閾值時，控制所述受控元件斷開；或者，在所述直流母線的電壓下降到整流器過壓脫離的 預(yù)設(shè)返回閾值時，控制所述受控元件閉合，所述預(yù)設(shè)返回閾值低于預(yù)設(shè)動作閾值。在本發(fā)明所述的風(fēng)光電集成系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)監(jiān)控單元的整流器過壓脫離的預(yù)設(shè) 動作閾值低于整流器自身直流過壓保護的動作閾值。在本發(fā)明所述的風(fēng)光電集成系統(tǒng)中，所述風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)包括接收風(fēng)能輸入的風(fēng)能輸入配電單元、接收光伏輸入的太陽能光伏輸入配電單元，以及與兩者輸出端相 連的風(fēng)能與太陽能輸入控制單元，所述風(fēng)能與太陽能輸入控制單元連接至所述系統(tǒng)監(jiān)控單 元并將風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)的信息發(fā)送至所述系統(tǒng)監(jiān)控單元實現(xiàn)系統(tǒng)的整體控制。在本發(fā)明所述的風(fēng)光電集成系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括用于控制系統(tǒng)溫度的溫控單 元，所述溫控單元與所述系統(tǒng)監(jiān)控單元連接并由所述系統(tǒng)監(jiān)控單元控制。在本發(fā)明所述的風(fēng)光電集成系統(tǒng)中，所述受控元件為接觸器。在本發(fā)明所述的風(fēng)光電集成系統(tǒng)中，所述受控元件為開關(guān)管，所述開關(guān)管包括 IGBT管或MOS管。本發(fā)明的第二個方面，提供了一種風(fēng)光電集成系統(tǒng)的整流器過壓保護方法，包括 以下步驟A、設(shè)定整流器過壓脫離的動作閾值以及整流器過壓脫離的返回閾值，且預(yù)設(shè)返回 閾值低于預(yù)設(shè)動作閾值；B、獲取并判斷風(fēng)光電集成系統(tǒng)直流母線的電壓，在所述直流母線的電壓上升到所 述整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)動作閾值時，斷開直流母線與整流器之間的連接；或在直流母線 電壓下降到所述整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)返回閾值時，恢復(fù)直流母線與整流器之間的連接。在本發(fā)明所述的整流器過壓保護方法中，所述步驟A中設(shè)定的整流器過壓脫離的 預(yù)設(shè)動作閾值低于整流器自身直流過壓保護的動作閾值。實施本發(fā)明的風(fēng)光電集成系統(tǒng)及其整流器過壓保護方法，具有以下有益效果本 發(fā)明通過在整流器與直流母線之間設(shè)置受控元件，并通過系統(tǒng)監(jiān)測單元統(tǒng)一控制，能夠在 整流器自身直流過壓保護之前使整流器先脫離過壓源頭，并在整流器的直流電壓相對低時 與系統(tǒng)相接通；由此避免了整流器自身過壓保護后被鎖死而不返回的情況，有效提高了系 統(tǒng)的可靠性。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1為現(xiàn)有一種風(fēng)光電集成的直流電源系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例中風(fēng)光電集成系統(tǒng)的示意圖；圖3為本發(fā)明優(yōu)選實施例中風(fēng)光電集成系統(tǒng)的整流器過壓保護方法流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。請參閱圖2，為本發(fā)明優(yōu)選實施例中風(fēng)光電集成系統(tǒng)的示意圖。如圖2所示，本發(fā) 明提供的風(fēng)光電集成系統(tǒng)主要包括風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)10、系統(tǒng)監(jiān)控單元20、直流母線 30、交流配電單元40和整流器50。其中，風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)10用于接收并轉(zhuǎn)換風(fēng)能和 光能，并將其輸出至直流母線30。交流配電單元40接收交流輸入并通過整流器50將交流 轉(zhuǎn)換為直流，并輸出至直流母線30。而系統(tǒng)監(jiān)控單元20與風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)10以及 整流器50相連，用于監(jiān)控兩者以執(zhí)行基本的電源系統(tǒng)操作。本發(fā)明為了實現(xiàn)對整流器50的過壓保護，在整流器50和直流母線30之間設(shè)置有連接至系統(tǒng)監(jiān)控單元20的受控元件60。同時，系統(tǒng)監(jiān)控單元20與直流母線30相連，并采 樣直流母線30的電壓值與預(yù)設(shè)的閾值進行比較判斷。在本發(fā)明中，主要設(shè)置了兩個重要的 閾值，即整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)動作閾值以及整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)返回閾值，分別代表 整流器需要進行脫離直流母線30的動作的電壓值和脫離之后重新恢復(fù)連接的電壓值。預(yù) 設(shè)返回閾值應(yīng)低于所動作閾值。因此，系統(tǒng)監(jiān)控單元20用于在監(jiān)測到直流母線30的電壓 上升到整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)動作閾值(本實施例以48Vdc的直流電源系統(tǒng)為例，其動作 閾值默認設(shè)置為58. 0V)時，控制受控元件60斷開，從而實現(xiàn)整流器50與直流母線30之間 的脫離。當(dāng)直流母線30電壓下降至整流器50過壓脫離的預(yù)設(shè)返回閾值(同樣以48Vdc的 直流電源系統(tǒng)為例，其返回閾值默認設(shè)置為56. 4V)時，該受控元件60恢復(fù)接通。需要注意的是，本發(fā)明中設(shè)定的整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)動作閾值應(yīng)明顯低于整流 器自身直流過壓保護的動作閾值。這樣，系統(tǒng)可以在整流器50自身的直流過壓保護尚未動 作時把整流器50與容易產(chǎn)生過高電壓的風(fēng)光輸入斷開。因此，雖然風(fēng)光輸入會造成系統(tǒng)直 流母線30短時過電壓，但此時整流器50已經(jīng)過壓脫離，不會發(fā)生整流器50自身的直流過 壓保護，并且受控元件60斷開減少了系統(tǒng)的輸入也可以縮短系統(tǒng)直流母線30短時過電壓 的時間。此外，在本發(fā)明提供的實施例中，風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)10進一步可以包括風(fēng)能 輸入配電單元11、太陽能光伏輸入配電單元12和風(fēng)能與太陽能輸入控制單元13。該風(fēng)能 與太陽能輸入控制單元13連接到系統(tǒng)監(jiān)控單元20，并將風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)10的信息 發(fā)送至所述系統(tǒng)監(jiān)控單元20，從而便于系統(tǒng)監(jiān)測單元20實現(xiàn)系統(tǒng)的整體控制，如有效地控 制風(fēng)能與太陽能輸入控制單元13的輸出。其中，風(fēng)能輸入配電單元11用于接收風(fēng)能輸入， 經(jīng)過風(fēng)能與太陽能輸入控制單元13后到直流母線30。同樣，太陽能光伏輸入配電單元12 用于接收光伏輸入，經(jīng)過風(fēng)能與太陽能輸入控制單元13后到直流母線30。在該風(fēng)光電集成 系統(tǒng)中，還可以包括溫控單元70，該溫控單元70與系統(tǒng)監(jiān)控單元20連接，并由系統(tǒng)監(jiān)控單 元20所控制來調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度。本發(fā)明中的受控元件60可以采用接觸器來實現(xiàn)，該接觸器也可以被稱為 ROVD (Rectifier Over-Voltage Disconnect，整流器過壓脫離)接觸器。這種ROVD接觸器 可以選用任何本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的N0、NC、雙穩(wěn)態(tài)等各種類的接觸器。此外，也可以采用 如IGBT管或MOS管等可控開關(guān)類器件替代ROVD接觸器來實現(xiàn)受控元件60的功能。請參閱圖3，為本發(fā)明優(yōu)選實施例中風(fēng)光電集成系統(tǒng)的整流器過壓保護方法流程 圖。如圖3所示本發(fā)明提供的風(fēng)光電集成系統(tǒng)的整流器過壓保護方法，其主要通過以下步 驟來實現(xiàn)。首先執(zhí)行步驟A，即在圖3所示的Sl中設(shè)定整流器過壓脫離的動作閾值以及整 流器過壓脫離的返回閾值，且預(yù)設(shè)的返回閾值低于動作閾值。在本發(fā)明的進一步優(yōu)選實施 例中，該設(shè)定的整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)動作閾值應(yīng)低于整流器自身直流過壓保護的動作閾值。隨后執(zhí)行步驟B，即在圖3所示的S2中獲取并判斷風(fēng)光電集成系統(tǒng)直流母線的電 壓。然后根據(jù)判斷的結(jié)果，在滿足以下條件時分別執(zhí)行步驟S3和步驟S4。 在圖3所示的步驟S3中，在所述直流母線的電壓上升到所述整流器過壓脫離的預(yù) 設(shè)動作閾值時，斷開直流母線與整流器之間的連接。
在圖3所示的步驟S4中，在直流母線電壓下降到所述整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)返回 閾值時，恢復(fù)直流母線與整流器之間的連接。綜上所述，本發(fā)明通過在整流器與直流母線之間設(shè)置受控元件，并通過系統(tǒng)監(jiān)控 單元統(tǒng)一控制，能夠在整流器自身直流過壓保護之前使整流器先脫離過壓源頭，并在整流 器的直流電壓相對低時與系統(tǒng)相接通；由此避免了整流器自身過壓保護后被鎖死而不返回 的情況，有效提高了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明是根據(jù)特定實施例進行描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白在不脫離本發(fā) 明范圍時，可進行各種變化和等同替換。此外，為適應(yīng)本發(fā)明技術(shù)的特定場合或材料，可對 本發(fā)明進行諸多修改而不脫離其保護范圍。因此，本發(fā)明并不限于在此公開的特定實施例， 而包括所有落入到權(quán)利要求保護范圍的實施例。
權(quán)利要求
一種風(fēng)光電集成系統(tǒng)，包括風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)、交流配電單元、系統(tǒng)監(jiān)控單元及整流器和直流母線，所述風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)的輸出端與所述直流母線相連，所述交流配電單元通過整流器連接至所述直流母線，所述系統(tǒng)監(jiān)控單元與所述整流器和風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)相連；其特征在于，所述整流器與所述直流母線之間設(shè)置有連接至所述系統(tǒng)監(jiān)控單元的受控元件，所述系統(tǒng)監(jiān)控單元連接至所述直流母線并采樣所述直流母線的電壓值；所述系統(tǒng)監(jiān)控單元用于在所述直流母線的電壓上升到整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)動作閾值時，控制所述受控元件斷開；或者，在所述直流母線的電壓下降到整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)返回閾值時，控制所述受控元件閉合，所述預(yù)設(shè)返回閾值低于預(yù)設(shè)動作閾值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光電集成系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)監(jiān)控單元的整流器 過壓脫離的預(yù)設(shè)動作閾值低于整流器自身直流過壓保護的動作閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光電集成系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng) 包括接收風(fēng)能輸入的風(fēng)能輸入配電單元、接收光伏輸入的太陽能光伏輸入配電單元，以及 與兩者輸出端相連的風(fēng)能與太陽能輸入控制單元，所述風(fēng)能與太陽能輸入控制單元連接至 所述系統(tǒng)監(jiān)控單元并將風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)的信息發(fā)送至所述系統(tǒng)監(jiān)控單元實現(xiàn)系統(tǒng) 的整體控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光電集成系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于控制系 統(tǒng)溫度的溫控單元，所述溫控單元與所述系統(tǒng)監(jiān)控單元連接并由所述系統(tǒng)監(jiān)控單元控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光電集成系統(tǒng)，其特征在于，所述受控元件為接觸器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光電集成系統(tǒng)，其特征在于，所述受控元件為開關(guān)管，所述 開關(guān)管包括IGBT管或MOS管。
7.一種風(fēng)光電集成系統(tǒng)的整流器過壓保護方法，其特征在于，包括以下步驟A、設(shè)定整流器過壓脫離的動作閾值以及整流器過壓脫離的返回閾值，且預(yù)設(shè)返回閾值 低于預(yù)設(shè)動作閾值；B、獲取并判斷風(fēng)光電集成系統(tǒng)直流母線的電壓，在所述直流母線的電壓上升到所述整 流器過壓脫離的預(yù)設(shè)動作閾值時，斷開直流母線與整流器之間的連接；或在直流母線電壓 下降到所述整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)返回閾值時，恢復(fù)直流母線與整流器之間的連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的整流器過壓保護方法，其特征在于，所述步驟A中設(shè)定的整 流器過壓脫離的預(yù)設(shè)動作閾值低于整流器自身直流過壓保護的動作閾值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)光電集成系統(tǒng)，包括風(fēng)能與太陽能輸入系統(tǒng)、交流配電單元、系統(tǒng)監(jiān)控單元及整流器和直流母線；本發(fā)明在所述整流器與所述直流母線之間設(shè)置連接至系統(tǒng)監(jiān)控單元的受控元件，該系統(tǒng)監(jiān)控單元采樣直流母線的電壓值，并在其電壓上升到整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)動作閾值時控制受控元件斷開，在其電壓值下降到整流器過壓脫離的預(yù)設(shè)返回閾值時控制受控元件接通。本發(fā)明還相應(yīng)提供了一種風(fēng)光電集成系統(tǒng)的整流器過壓保護方法。實施本發(fā)明避免了整流器自身過壓保護后被鎖死而不返回的情況，有效提高了系統(tǒng)持續(xù)直流供電的可靠性。
文檔編號H02H7/125GK101931215SQ20101014798
公開日2010年12月29日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者張智, 李曉輝, 牛振鋒, 練開鋒 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司