本發(fā)明涉及電力電子，尤其涉及一種功率變換器。

背景技術(shù)：

1、光伏系統(tǒng)在投入使用后，由于太陽能光伏板等設(shè)備長(zhǎng)期暴露在露天環(huán)境，會(huì)導(dǎo)致老化等情況發(fā)生，在光伏系統(tǒng)內(nèi)部容易產(chǎn)生直流電弧，導(dǎo)致器件損壞，甚至引發(fā)火災(zāi)。因此，對(duì)光伏系統(tǒng)中產(chǎn)生的直流電弧進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。

2、目前，采用電弧故障分?jǐn)嗥?arc-fault?circuit?interrupter，afci)技術(shù)在光伏系統(tǒng)中采樣目標(biāo)回路的相關(guān)信號(hào)，例如直流線纜電流等，根據(jù)采樣得到的電流信號(hào)通過檢測(cè)算法推斷是否產(chǎn)生電弧，并根據(jù)改變或判斷設(shè)備工作狀態(tài)確認(rèn)電弧是否為真實(shí)電弧，如果確認(rèn)為真實(shí)電弧則執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，例如設(shè)備關(guān)機(jī)或跳閘等操作，以便在直流電弧故障發(fā)展成為火災(zāi)或電路出現(xiàn)短路之前進(jìn)行保護(hù)。

3、由于光伏系統(tǒng)所處環(huán)境的復(fù)雜性，不同電網(wǎng)環(huán)境、不同直流線纜長(zhǎng)度、不同直流側(cè)組件布局等，往往會(huì)導(dǎo)致光伏系統(tǒng)中存在不同的基礎(chǔ)噪聲。常規(guī)的直流電弧檢測(cè)算法一旦檢測(cè)算法開發(fā)完成，應(yīng)對(duì)不同環(huán)境的識(shí)別能力存在差異，在噪聲較差的環(huán)境下，誤報(bào)就成為了影響客戶體驗(yàn)的最大瓶頸。因此，如何在光伏系統(tǒng)的直流正負(fù)回路不對(duì)稱的情況下，最大程度的降低交流對(duì)地電流對(duì)直流電弧檢測(cè)的干擾，是減少誤報(bào)的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供的一種功率變換器，用以降低交流對(duì)地電流對(duì)直流電弧檢測(cè)的干擾。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種功率變換器，包括：功率變換電路和直流電弧檢測(cè)裝置。功率變換電路具有用于連接正負(fù)線纜的直流端口。直流電弧檢測(cè)裝置包括：第一電流感應(yīng)裝置、第二電流感應(yīng)裝置和控制器。第一電流感應(yīng)裝置用于連接正線纜，第二電流感應(yīng)裝置用于連接負(fù)線纜，第一電流感應(yīng)裝置和第二電流感應(yīng)裝置分別與控制器連接。第一電流感應(yīng)裝置用于感應(yīng)正線纜的電流變化并輸出第一電壓信號(hào)；第二電流感應(yīng)裝置用于感應(yīng)負(fù)線纜的電流變化并輸出第二電壓信號(hào)；控制器用于調(diào)節(jié)第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)之間的增益比例。

3、在本技術(shù)中，直流電弧檢測(cè)裝置對(duì)正負(fù)線纜設(shè)置相互獨(dú)立的采樣電路即電流感應(yīng)裝置，以便針對(duì)正負(fù)線纜回路不對(duì)稱的工況，獨(dú)立調(diào)節(jié)正負(fù)線纜采樣信號(hào)的增益比例，從而達(dá)到最佳地差模信號(hào)抑制效果，最大程度的降低交流對(duì)地電流對(duì)直流電弧檢測(cè)的干擾，減少直流電弧檢測(cè)的誤報(bào)幾率。

4、在本技術(shù)一些實(shí)施例中，控制器可以通過硬件的方式調(diào)節(jié)第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)之間的增益比例，直流電弧檢測(cè)裝置還包括：處理器；第一電流感應(yīng)裝置和第二電流感應(yīng)裝置分別與處理器連接，處理器與控制器連接。處理器用于合并第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)并輸出第三電壓信號(hào)；控制器用于根據(jù)第三電壓信號(hào)調(diào)節(jié)第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)之間的增益比例。具體地，控制器可以單獨(dú)向第一電流感應(yīng)裝置發(fā)送控制信號(hào)，調(diào)節(jié)第一電流感應(yīng)裝置在正線纜上的采樣增益系數(shù)，以達(dá)到調(diào)節(jié)第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)之間的增益比例的效果?；蛘?，控制器可以單獨(dú)向第二電流感應(yīng)裝置發(fā)送控制信號(hào)，調(diào)節(jié)第二電流感應(yīng)裝置在負(fù)線纜上的采樣增益系數(shù)，以達(dá)到調(diào)節(jié)第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)之間的增益比例的效果。或者，控制器可以向第一電流感應(yīng)裝置和第二電流感應(yīng)裝置分別發(fā)送控制信號(hào)，調(diào)節(jié)第一電流感應(yīng)裝置在正線纜上的采樣增益系數(shù)，以及調(diào)節(jié)第二電流感應(yīng)裝置在負(fù)線纜上的采樣增益系數(shù)，以達(dá)到調(diào)節(jié)第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)之間的增益比例的效果。

5、在本技術(shù)一些實(shí)施例中，第一電流感應(yīng)裝置包括第一電流互感器和第一采樣電阻，第一電流互感器的原邊線圈纏繞正線纜，第一電流互感器的副邊線圈的一端接地設(shè)置且連接第一采樣電阻的一端，第一電流互感器的副邊線圈的另一端連接第一采樣電阻的另一端且連接處理器的第一輸入端。第二電流感應(yīng)裝置包括第二電流互感器和第二采樣電阻，第二電流互感器的原邊線圈纏繞負(fù)線纜，第二電流互感器的副邊線圈的一端接地設(shè)置且連接第二采樣電阻的一端，第二電流互感器的副邊線圈的另一端連接第二采樣電阻的另一端且連接處理器的第二輸入端。第一電流互感器用于將正線纜上傳輸?shù)腶fci信號(hào)進(jìn)行隔離采樣，去掉其中的直流分量，得到第一電流信號(hào)；第一采樣電阻用于將第一電流互感器采樣得到的第一電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一電壓信號(hào)傳輸至處理器。第二電流互感器用于將負(fù)線纜上傳輸?shù)腶fci信號(hào)進(jìn)行隔離采樣，去掉其中的直流分量，得到第二電流信號(hào)；第二采樣電阻用于將第二電流互感器采樣得到的第二電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二電壓信號(hào)傳輸至處理器。處理器用于合并第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)，以將第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)中的噪聲信號(hào)抵消或減弱，得到第三電壓信號(hào)并向控制器輸出。控制器用于將處理器輸出的第三電壓信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，之后根據(jù)數(shù)字信號(hào)中噪聲分量的大小調(diào)整第一采樣電阻和第二采樣電阻的電阻值比例關(guān)系，從而確定出最低噪聲分量時(shí)第一采樣電阻和第二采樣電阻的電阻值比例關(guān)系，以最大程度的降低共模噪聲干擾。具體地，控制器可以根據(jù)第三電壓信號(hào)僅調(diào)節(jié)第一采樣電阻的電阻值，第二采樣電阻具有固定的電阻值；或，控制器可以根據(jù)第三電壓信號(hào)僅調(diào)節(jié)第二采樣電阻的電阻值，第一采樣電阻具有固定的電阻值；或，控制器可以根據(jù)第三電壓信號(hào)調(diào)節(jié)第一采樣電阻的電阻值和第二采樣電阻的電阻值，第一采樣電阻和第二采樣電阻均采用可調(diào)節(jié)電阻，可以增大調(diào)節(jié)范圍。

6、在本技術(shù)一些實(shí)施例中，在控制器和處理器之間還可以設(shè)置調(diào)理電路，調(diào)理電路用于對(duì)處理器輸出的第三電壓信號(hào)進(jìn)行濾波，消除其它頻率干擾。

7、在本技術(shù)另一些實(shí)施例中，第一電流感應(yīng)裝置包括第一電流互感器和第一調(diào)理電路，第一電流互感器的原邊線圈纏繞正線纜，第一電流互感器的副邊線圈的一端接地設(shè)置，第一電流互感器的副邊線圈的另一端連接第一調(diào)理電路，第一調(diào)理電路與處理器連接，第一調(diào)理電路用于對(duì)第一電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和增益。第二電流感應(yīng)裝置包括第二電流互感器和第二調(diào)理電路，第二電流互感器的原邊線圈纏繞負(fù)線纜，第二電流互感器的副邊線圈的一端接地設(shè)置，第二電流互感器的副邊線圈的另一端連接第二調(diào)理電路，第二調(diào)理電路與處理器連接，第二調(diào)理電路用于對(duì)第二電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和增益。處理器用于合并第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)，以將第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)中的噪聲信號(hào)抵消或減弱，得到第三電壓信號(hào)并向控制器輸出?？刂破饔糜趯⑻幚砥鬏敵龅牡谌妷盒盘?hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，之后根據(jù)數(shù)字信號(hào)中噪聲分量的大小調(diào)整第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路的增益比例關(guān)系，從而確定出最低噪聲分量時(shí)第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路的增益比例關(guān)系，以最大程度的降低共模噪聲干擾。具體地，控制器可以根據(jù)第三電壓信號(hào)調(diào)節(jié)第一調(diào)理電路的增益系數(shù)，第二調(diào)理電路具有固定的增益系數(shù)；或，控制器可以根據(jù)第三電壓信號(hào)調(diào)節(jié)第二調(diào)理電路的增益系數(shù)，第一調(diào)理電路具有固定的增益系數(shù)；或，控制器可以根據(jù)第三電壓信號(hào)調(diào)節(jié)第一調(diào)理電路的增益系數(shù)和第二調(diào)理電路的增益系數(shù)，第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路均采用可調(diào)節(jié)增益系數(shù)，可以增大調(diào)節(jié)范圍。

8、在本技術(shù)另一些實(shí)施例中，第一電流感應(yīng)裝置還可以包括第一采樣電阻，第一采樣電阻與第一電流互感器的副邊線圈串聯(lián)。第二電流感應(yīng)裝置還包括第二采樣電阻，第二采樣電阻與第二電流互感器的副邊線圈串聯(lián)。第一采樣電阻和第二采樣電阻具有固定的電阻值。

9、在本技術(shù)一些實(shí)施例中，由于電流互感器可以通過控制線圈繞法來調(diào)節(jié)副邊電流輸出的方向，因此，為了抵消或減弱輸出的第三電壓信號(hào)中的噪聲信號(hào)，可以根據(jù)線圈繞制方向選取不同的電路作為處理器。

10、在本技術(shù)一些實(shí)施例中，正線纜在第一電流互感器上的繞制方向與負(fù)線纜在第二電流互感器上的繞制方向相反，處理器為加法電路。

11、在本技術(shù)另一些實(shí)施例中，正線纜在第一電流互感器上的繞制方向與負(fù)線纜在第二電流互感器上的繞制方向相同，處理器為減法電路。

12、在本技術(shù)另一些實(shí)施例中，控制器可以通過軟件的方式調(diào)節(jié)第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)之間的增益比例。第一電流感應(yīng)裝置包括第一電流互感器和第一采樣電阻，第一電流互感器的原邊線圈纏繞正線纜，第一電流互感器的副邊線圈的一端接地設(shè)置，第一電流互感器的副邊線圈的另一端連接控制器。第二電流感應(yīng)裝置包括第二電流互感器和第二采樣電阻，第二電流互感器的原邊線圈纏繞負(fù)線纜，第二電流互感器的副邊線圈的一端接地設(shè)置，第二電流互感器的副邊線圈的另一端連接控制器。第一采樣電阻和第二采樣電阻具有固定的電阻值?？刂破饔糜诘谝浑妷盒盘?hào)和第二電壓信號(hào)分別從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，之后分別針對(duì)第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)計(jì)算噪聲分量頻段的頻譜幅值的平均值，可以直接得到兩個(gè)平均值的比例系數(shù)，控制器通過軟件調(diào)節(jié)第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)之間的增益比例，可以得到抑制噪聲信號(hào)后的電流信號(hào)。

13、在本技術(shù)另一些實(shí)施例中，第一電流感應(yīng)裝置還包括第一調(diào)理電路，第一調(diào)理電路連接于第一電流互感器的副邊線圈的另一端和控制器之間，第一調(diào)理電路用于對(duì)第一電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和固定比例的增益，以消除其它頻率干擾。第二電流感應(yīng)裝置還包括第二調(diào)理電路，第二調(diào)理電路連接于第二電流互感器的副邊線圈的另一端和控制器之間，第二調(diào)理電路用于對(duì)第二電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和固定比例的增益，以消除其它頻率干擾。

14、在本技術(shù)一些實(shí)施例中，在功率變換電路為逆變電路時(shí)，逆變電路的輸入側(cè)具有直流端口，直流電弧檢測(cè)裝置以針對(duì)逆變電路的輸入側(cè)連接的正負(fù)線纜進(jìn)行直流電弧檢測(cè)。在功率變換電路為直流轉(zhuǎn)直流電路時(shí)，直流轉(zhuǎn)直流電路的輸入側(cè)和輸出側(cè)均具有直流端口，在功率變換器中可以設(shè)置第一直流電弧檢測(cè)裝置針對(duì)直流轉(zhuǎn)直流電路的輸入側(cè)連接的正負(fù)線纜進(jìn)行直流電弧檢測(cè)，在功率變換器中也可以設(shè)置第二直流電弧檢測(cè)裝置針對(duì)直流轉(zhuǎn)直流電路的輸出側(cè)連接的正負(fù)線纜進(jìn)行直流電弧檢測(cè)。在功率變換電路為整流電路時(shí)，整流電路的輸出側(cè)具有直流端口，直流電弧檢測(cè)裝置可以針對(duì)整流電路的輸出側(cè)連接的正負(fù)線纜進(jìn)行直流電弧檢測(cè)。