一種逆變器同步併網方法
2023-06-06 01:50:41
一種逆變器同步併網方法
【專利摘要】本申請涉及一種逆變器同步併網系統及併網方法，包括依次連接的直流側開關、直流EMC濾波器、母線電容組件、功率模塊、電感、輸出濾波器組件、交流EMC濾波器、併網接觸器、軟啟電路及交流側斷路器，軟啟電路由預充電接觸器、整流橋及串聯電阻構成，軟啟電路一端連接到直流側的母線電容組件，一端連接交流側斷路器，通過不斷檢測母線電容組件電壓及相位值，待該值與電網電壓及相位值相同時併網發電，降低了併網時的電流衝擊，顯著延長了逆變器內部器件尤其是昂貴的大電流併網開關的使用壽命。
【專利說明】一種逆變器同步併網方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及逆變器【技術領域】，尤其涉及具有交流側軟啟動功能的逆變器及其併網方法。
【背景技術】
[0002]光伏組件產生的直流電能，通常都是通過光伏併網逆變器變換為與電網匹配的交流電能，再輸送入電網的。逆變器一般由直流升壓迴路和逆變迴路構成，是一種由半導體器件組成的電力調整裝置，主要用於直流轉換交流。在大功率UPS、風電、光伏逆變器及儲能逆變器應用中，使用了大量的直流母線電容和交流輸出濾波電容，為了減小併網瞬間對併網開關、電網和電容的電流衝擊，一般採用串聯電阻限流軟啟動的方法。
[0003]目前，軟啟的方式有直流側軟啟和交流側軟起兩種，中國專利CN102545678A公開了一種逆變器及其啟機方法，採用了直流側軟啟動，包括依次級聯的直流側開關、母線電容組件、功率模塊、輸出濾波器組件、併網接觸器、以及交流斷路器，直流側開關連接到直流側輸入，所述交流斷路器連接到電網，軟啟動裝置的輸入和輸出側分別與直流側輸入和所述功率模塊連接，該種方法需要在直流側建立專門的升壓裝置，系統構造成本較高。
[0004]中國專利CN103887824A公開了一種光伏併網逆變器的電壓環紋波補償的控制系統及控制方法，採用了交流側軟啟，但是由於只是簡單的通過在母線電容上建立一定的電壓，與電網側的交流電壓在電壓相位幅值上有較大的誤差，所以併網過程中，仍會造成較大的併網衝擊。
[0005]中國專利CN103248067A公開了一種光伏併網逆變器的低壓穿越控制方法，其特徵在於，包括以下步驟:步驟S1:判斷電網電壓值是否小於低壓值上限，否，則控制逆變器正常運行，是，則進入步驟S2 ;步驟S2:判斷電網電壓值是否不大於低壓值下限；是，則控制逆變器停止工作；否，則控制逆變器輸出的有功電流值等於目標有功電流值，且輸出的無功電流值等於目標無功電流值；其中，所述逆變器輸出的總電流與常態下光伏併網輸出的電流的比較差值小於預設值。
【發明內容】
[0006]本發明採用交流側啟動的方法，在母線電壓建立的同時，通過逆變橋臂的反向逆變調製，由功率模塊和電感組成電壓變換電路，使得直流電壓對電感進行充放電，這樣電感的另一端就能得到交流電壓，並最終在交流電容上建立與電網電壓同幅值同相位的交流電壓，進而進行投入併網開關進行併網，克服了現有的簡單對母線充電的方式進行投切併網開關的大電流衝擊問題，顯著延長了逆變器內部器件尤其是昂貴的大電流併網開關器件的使用壽命。
[0007]為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案為:
[0008]一種逆變器同步併網系統，其特徵在於，包括:
[0009]依次連接的直流側開關、直流EMC濾波器、母線電容組件、功率模塊、電感、輸出濾波器組件、交流EMC濾波器、併網接觸器、軟啟電路及交流側斷路器，軟啟電路由預充電接觸器、整流橋及串聯電阻構成，軟啟電路一端連接到直流側的母線電容組件，一端連接交流側斷路器。
[0010]優選地，輸出濾波器組件採用電容或電容組件。
[0011]優選地，功率模塊採用功率場效應管(MOSFET)、絕緣柵雙極性電晶體(IGBT)或可關斷晶閘管(GTO)。
[0012]整流橋優選是由4隻整流二極體構成的全波整流橋。
[0013]所述的逆變器同步併網方法，具有如下步驟:
[0014]a)閉合交流側斷路器，此時系統得電，允許逆變器啟機；
[0015]b)閉合預充電接觸器，軟啟電路開始工作，電網電力藉助整流橋變為直流電，並為母線電容組件充電；
[0016]c)閉合預充電接觸器的同時，控制器開始計時，如果設定的計時間隔時間到，則控制器判斷所述母線電壓是否大於等於反向調製需要的母線電壓閾值，若為否，則繼續軟啟，繼續利用電網電力為母線電容組件充電，若為是，則根據需要調製的電壓D，Q軸分量分別進行開環發波；
[0017]d)不斷採集輸出濾波器組件上的電壓幅值和相位信號，判斷是否與電網電壓信號保持同幅值同相位，若是，則閉合併網接觸器，由此進行併網發電；若否，則報併網同步失敗故障；
[0018]e)整個軟啟時間到後，由控制器來判斷所述濾波器組件上的電壓幅值相位信號是否達到與電網電壓幅值相位同步的閾值；如果否，則報同步併網失敗故障；如果是，則同步軟啟結束；
[0019]f) 一個軟啟時間段後，仍未正常啟動，待系統故障復位後則重新開始一個新的軟啟時間段，重複步驟c)到e)。
[0020]本發明採用交流側啟動的方法，同時在母線電壓建立的同時，通過逆變橋臂的反向逆變調製，在交流電容上建立與電網電壓同幅值同相位的交流電壓，進而進行投入併網開關進行併網的方法，克服了現有的簡單對母線充電的方式進行投切併網開關的大電流衝擊逆變器內部器件和併網開關問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是根據本發明的實施例的採用逆變器交流側軟啟動裝置的逆變器的示意圖；
[0022]圖2是示出根據本發明的實施例的逆變器交流側軟啟動方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明的原理和特徵進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
[0024]下面結合附圖詳細描述本發明的實施方式。
[0025]圖1是示出採用根據本發明的實施例的逆變器交流側軟啟動裝置的逆變器的示意圖。如圖1所示，本發明的逆變器例如為光伏併網逆變器，主要包括依次連接的直流側開關13、直流EMC濾波器9、母線電容組件4、功率模塊3、電感8、輸出濾波器組件1、交流EMC濾波器10、併網接觸器5、軟啟電路2及交流側斷路器7。軟啟電路2由預充電接觸器6、整流橋11及串聯電阻12構成，軟啟電路2 —端連接到直流側的母線電容組件4，一端連接交流側斷路器7。直流側開關13和交流側斷路器7分別設有保險熔絲(附圖1中標記為FUSE)。輸出濾波器組件I可採用電容或電容組件，功率模塊3可採用功率場效應管(MOSFET)、絕緣柵雙極性電晶體(IGBT)、可關斷晶閘管(GTO)等，整流橋是由4隻整流二極體構成的全波整流橋。
[0026]所述逆變器還包括控制器，其連接到電路中，並控制所述逆變器的啟機過程。
[0027]下面說明根據本發明的實施例的逆變器的工作過程。
[0028]圖2是示出根據本發明的實施例的逆變器交流側軟啟動方法的流程圖。
[0029]如圖2所示，a)閉合交流側斷路器7，此時系統得電，允許逆變器啟機；
[0030]b)閉合預充電接觸器6，軟啟電路2開始工作，電網電力藉助整流橋變為直流電，並為母線電容組件4充電；
[0031]c)閉合預充電接觸器6的同時，控制器開始計時，如果設定的計時間隔時間到，則控制器判斷所述母線電壓是否大於等於反向調製需要的母線電壓閾值，若為否，則繼續軟啟，繼續利用電網電力為母線電容組件4充電，若為是，則根據需要調製的電壓D，Q軸分量分別進行開環發波；
[0032]d)不斷採集輸出濾波器組件I上的電壓幅值和相位信號，判斷是否與電網電壓信號保持同幅值同相位，若是，則閉合併網接觸器5，由此進行併網發電。若否，則報併網同步失敗故障；
[0033]e)整個軟啟時間到後，由控制器來判斷所述濾波器組件上的電壓幅值相位信號是否達到與電網電壓幅值相位同步的閾值。如果否，則報同步併網失敗故障；如果是，則同步軟啟結束；
[0034]f) 一個軟啟時間段後，仍未正常啟動，待系統故障復位後，則重新開始一個新的軟啟時間段，重複步驟c)到e)。
[0035]以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離以下所附權利要求所限定的精神和範圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落入本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種逆變器同步併網系統，其特徵在於，包括: 依次連接的直流側開關、直流EMC濾波器、母線電容組件、功率模塊、電感、輸出濾波器組件、交流EMC濾波器、併網接觸器、軟啟電路及交流側斷路器，軟啟電路由預充電接觸器、整流橋及串聯電阻構成，軟啟電路一端連接到直流側的母線電容組件，一端連接交流側斷路器。
2.根據權利要求1所述的逆變器同步併網系統，輸出濾波器組件採用電容或電容組件。
3.根據權利要求1所述的逆變器同步併網系統，功率模塊採用功率場效應管(MOSFET)、絕緣柵雙極性電晶體(IGBT)或可關斷晶閘管(GTO)。
4.根據權利要求1所述的逆變器同步併網系統，整流橋是由4隻整流二極體構成的全波整流橋。
5.利用權利要求1-5任一項所述的系統的逆變器同步併網方法，具有如下步驟: a)閉合交流側斷路器，此時系統得電，允許逆變器啟機； b)閉合預充電接觸器，軟啟電路開始工作，電網電力藉助整流橋變為直流電，並為母線電容組件充電； c)閉合預充電接觸器的同時，控制器開始計時，如果設定的計時間隔時間到，則控制器判斷所述母線電壓是否大於等於反向調製需要的母線電壓閾值，若為否，則繼續軟啟，繼續利用電網電力為母線電容組件充電，若為是，則根據需要調製的電壓D，Q軸分量分別進行開環發波； d)不斷採集輸出濾波器組件上的電壓幅值和相位信號，判斷是否與電網電壓信號保持同幅值同相位，若是，則閉合併網接觸器，由此進行併網發電。若否，則報併網同步失敗故障; e)整個軟啟時間到後，由控制器來判斷所述濾波器組件上的電壓幅值相位信號是否達到與電網電壓幅值相位同步的閾值。如果否，則報同步併網失敗故障；如果是，則同步軟啟結束； f)一個軟啟時間段後，仍未正常啟動，待故障復位後，則重新開始一個新的軟啟時間段，重複步驟c)到e)。
【文檔編號】H02M1/36GK104300777SQ201410623916
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月7日 優先權日:2014年11月7日
【發明者】吳建華, 朱建國 申請人:深圳市永聯科技有限公司