CN102545678A - 逆变器及其启机方法 - Google Patents

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本发明涉及一种逆变器及启机方法。所述逆变器包括依次级联的直流侧开关(20)、母线电容组件(30)、功率模块(40)、输出滤波器组件(50)、并网接触器(60)、以及交流断路器(70),所述直流侧开关(20)连接到直流侧输入(10),所述交流断路器(70)连接到电网(80),所述逆变器还包括软启动装置(110),所述软启动装置(110)的输入和输出侧分别与所述直流侧输入(10)和所述功率模块(40)连接。本发明的逆变器的启机方法采用了直流侧软启动,能够简化启机逻辑,减少冗余,减小母线电容和交流输出滤波电容电流冲击,减小电网冲击,从而保护逆变器系统的各个设备。

Description

逆变器及其启机方法
技术领域
[0001] 本发明涉及逆变器技术领域,尤其涉及具有直流侧软启动功能的逆变器(例如, 光伏并网逆变器)及其启机方法。
背景技术
[0002] 在大功率光伏逆变器及储能逆变器应用中,使用了大量的直流母线电容和交流输出滤波电容,为了减小启动瞬间对电网和电容的电流冲击,一般采用串联电阻限流软启动 (简称“软启”)的方法。
[0003] 目前,软启的方式主要采用电网交流侧软启,这样逆变器的启机逻辑比较复杂。交流侧软启接触并网后,还需要调制升压,将母线电压提升到电池电压接近时才能闭合直流侧断路器或者隔离开关。
[0004] 另一方面,在交流侧软启的反向逆变过程中,受调制比和软启动电阻压降的影响, 反向逆变输出的交流电压一般情况下与电网电压仍然存在一定的幅值差异,并网过程中, 仍然会造成较大的并网冲击。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题
[0006] 本申请的发明人考虑到现有技术的上述情况而做出了本发明。本发明的主要目的在于,提供了逆变器直流侧软启动装置及方法,从而能够克服了现有技术的上述缺陷。
[0007] 解决技术问题的手段
[0008] 根据本发明的一个方面,提供了一种逆变器,其包括依次级联的直流侧开关、母线电容组件、功率模块、输出滤波器组件、并网接触器、以及交流断路器,所述直流侧开关连接到直流侧输入,所述交流断路器连接到电网,所述逆变器还包括软启动装置,所述软启动装置的输入和输出侧分别与所述直流侧输入和所述功率模块连接。
[0009] 在一个实施方式中,所述软启动装置包括软启接触器、熔丝、二极管、以及功率电阻。
[0010] 进一步,所述逆变器还包括控制器,其分别连接到并控制所述直流侧开关、并网接触器、交流侧断路器、以及软启接触器,从而控制所述逆变器的启机过程。
[0011] 在优选的实施方式中,所述逆变器是光伏并网逆变器,所述直流侧输入是电池。
[0012] 根据本发明的另一个方面,提供了一种逆变器的启机方法,包括如下步骤:
[0013] a:在所述逆变器上电时,所述控制器控制所述软启接触器闭合,从而对所述母线电容组件充电;
[0014] b:在所述软启接触器闭合之后到达第一设定时间值时,判断母线电压与直流侧输入电压之差是否小于第一预定阈值;
[0015] C:如果所述母线电压与直流侧输入电压之差小于第一预定阈值,则所述控制器断开所述软启接触器,并闭合直流侧开关,逆变器开始逆变调制,并转到步骤e ;[0016] d:如果所述母线电压与直流侧输入电压之差不小于第一预定阈值、且时间持续了第二设定时间值,则所述控制器发出故障警报,所述启机方法结束;
[0017] e:所述控制器判断所述逆变器输出滤波组件的输出电压与电网电压之差是否小
于第二预定阈值;
[0018] f:如果所述逆变器输出滤波组件的输出电压与电网电压之差小于第二预定阈值, 则所述控制器闭合所述并网接触器,从而使所述逆变器开始正常并网运行;以及
[0019] g:如果所述逆变器输出滤波组件的输出电压与电网电压之差不小于第二预定阈值、且时间持续了第三设定时间值,则所述控制器发出故障警报,所述启机方法结束。
[0020] 本发明的优点
[0021] 根据本发明的光伏并网逆变器具有如下优点:光伏并网逆变器的启机方法采用了直流侧软启动,克服了现有技术的缺陷,能够简化启机逻辑,减少冗余,减小母线电容和交流输出滤波电容电流冲击,减小电网冲击,从而保护逆变器系统的各个设备。
附图说明
[0022] 图1是示出根据本发明的实施例的采用逆变器直流侧软启动装置的逆变器的示意图;以及
[0023] 图2是示出根据本发明的实施例的逆变器直流侧软启动方法的流程图。 具体实施方式
[0024] 将通过参考上述附图,通过以下对于实施例的描述来进一步理解本发明。
[0025] 图1是示出采用根据本发明的实施例的逆变器直流侧软启动装置110的逆变器的示意图。如图1所示,所述逆变器例如为光伏并网逆变器,其主要包括依次级联的直流侧开关20、母线电容组件30、功率模块40、输出滤波器组件50、并网接触器60、以及交流断路器 70。所述直流侧开关20连接到电池(直流侧输入)10,交流断路器70连接到电网80。
[0026] 所述逆变器还包括软启动装置110,软启动装置110与由直流侧开关20和母线电容组件30组成的级联电路并联连接,S卩,软启动装置110的输入和输出侧分别与电池10和功率模块40连接。软启动装置110主要包括软启接触器111、熔丝112、二极管113、以及功率电阻114。
[0027] 所述逆变器还包括控制器(在图1中未示出),其连接到直流侧开关20、并网接触器60、交流侧断路器70、以及软启接触器111,并控制所述逆变器的启机过程。
[0028] 下面说明根据本发明的实施例的逆变器的启机过程。
[0029] 图2是示出根据本发明的实施例的逆变器直流侧软启动方法的流程图。
[0030] 如图2所示,在所述逆变器上电之前,交流侧断路器70保持闭合(步骤S 10)。在所述逆变器上电并允许启动(步骤S20)之后,所述控制器控制软启接触器111闭合(步骤 S30),软启动装置110开始工作,从而对母线电容组件30充电。
[0031] 在软启接触器111闭合之后,所述控制器开始计时,在计时时间到达设定的阈值 (第一设定时间值)时(步骤S40),判断所述母线电压与电池电压之差是否小于第一预定阈值(步骤S50)。
[0032] 如果步骤S50的判定结果为“是”,即,所述母线电压与电池电压之差小于第一预定阈值,则所述控制器断开软启接触器111,并闭合直流侧开关20(步骤S80)。
[0033] 如果步骤S50的判定结果为“否”,即,所述母线电压与电池电压之差不小于第一预定阈值,则所述控制器开始计时(步骤S60)。在步骤S60的计时时间未到第二设定时间值时,返回到步骤S50 (此时,软启动一直继续)。在步骤S60的计时时间到达第一设定时间值时,所述控制器发出故障警报(步骤S70),并结束启机过程。
[0034] 在步骤S80之后,直流侧软启动结束。之后,逆变器开始逆变调制(步骤S90)。之后,所述控制器判断所述逆变器输出滤波组件50的输出电压与电网80电压之差是否小于第二预定阈值(步骤S100)。
[0035] 如果步骤SlOO的判断结果为“是”,即,所述控制器判断所述逆变器输出滤波组件 50的输出电压与电网80电压之差小于第二预定阈值,则所述控制器闭合并网接触器60(步骤S120),从而使所述逆变器开始正常并网运行(步骤S130)。
[0036] 如果步骤SlOO的判断结果为“否”,即,所述控制器判断所述逆变器输出滤波组件50的输出电压与电网80电压之差不小于第二预定阈值,则所述控制器开始计时(步骤 S110)。在步骤SllO的计时时间未到第三设定时间值时,返回到步骤SlOO (此时,逆变调制一直继续)。在步骤SllO的计时时间到达第三设定时间值时,所述控制器发出故障警报 (步骤S70),并结束启机过程。
[0037] 需要说明的是,上述第一设定时间值、第二设定时间值、第三设定时间值的时间范围可以是5〜10秒,同时也可以比5秒略短,也可以比10秒略长,例如,第二设定时间值比第一设定时间值长5秒,第三设定时间值例如为5秒。
[0038] 综上所述,根据本发明的实施例的逆变器的启机方法采用了直流侧软启动,克服了现有技术的缺陷,能够简化启机逻辑,减少冗余,减小母线电容和交流输出滤波电容电流冲击,减小电网冲击,从而保护整个逆变器系统的各个设备。
[0039] 最后,本领域的技术人员能够理解,对本发明的上述实施例能够做出各种修改、变型、以及替换,其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。例如,上述实施例以光伏并网逆变器作为示例,但本领域的技术人员完全可以理解,本发明可同样应用于其它类型的逆变器,只要其符合本发明的概念和精神即可。

Claims (4)

1. 一种逆变器,其包括依次级联的直流侧开关(20)、母线电容组件(30)、功率模块 (40)、输出滤波器组件(50)、并网接触器(60)、以及交流断路器(70),所述直流侧开关00) 连接到直流侧输入(10),所述交流断路器(70)连接到电网(80),所述逆变器还包括软启动装置(110),所述软启动装置(110)的输入和输出侧分别与所述直流侧输入(10)和所述功率模块GO)连接。
2.如权利要求1所述的逆变器,其中,所述软启动装置(110)包括软启接触器(111)、 熔丝(112)、二极管(113)、以及功率电阻(114),其中,所述逆变器还包括控制器,其分别连接到并控制所述直流侧开关O0)、并网接触器(60)、交流侧断路器(70)、以及软启接触器(111),从而控制所述逆变器的启机过程。
3.如权利要求1所述的逆变器,其中,所述逆变器是光伏并网逆变器,所述直流侧输入 (10)是电池。
4. 一种如权利要求1至3中的任一个所述的逆变器的启机方法,包括如下步骤:a:在所述逆变器上电时,所述控制器控制所述软启接触器(111)闭合,从而对所述母线电容组件(30)充电;b :在所述软启接触器(111)闭合之后到达第一设定时间值时(S40),判断母线电压与直流侧输入电压之差是否小于第一预定阈值(S50);c:如果所述母线电压与直流侧输入电压之差小于第一预定阈值,则所述控制器断开所述软启接触器(111),并闭合直流侧开关O0) (S80),逆变器开始逆变调制(S90),并转到步骤e;d:如果所述母线电压与直流侧输入电压之差不小于第一预定阈值、且时间持续了第二设定时间值,则所述控制器发出故障警报(S70),所述启机方法结束;e :所述控制器判断所述逆变器输出滤波组件(50)的输出电压与电网(80)电压之差是否小于第二预定阈值(S100);f :如果所述逆变器输出滤波组件(50)的输出电压与电网(80)电压之差小于第二预定阈值,则所述控制器闭合所述并网接触器阳0) (S120),从而使所述逆变器开始正常并网运行(S130);以及g :如果所述逆变器输出滤波组件(50)的输出电压与电网(80)电压之差不小于第二预定阈值、且时间持续了第三设定时间值,则所述控制器发出故障警报(S70),所述启机方法结束。
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