CN104300777A - 一种逆变器同步并网方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种逆变器同步并网系统及并网方法，包括依次连接的直流侧开关、直流EMC滤波器、母线电容组件、功率模块、电感、输出滤波器组件、交流EMC滤波器、并网接触器、软启电路及交流侧断路器，软启电路由预充电接触器、整流桥及串联电阻构成，软启电路一端连接到直流侧的母线电容组件，一端连接交流侧断路器，通过不断检测母线电容组件电压及相位值，待该值与电网电压及相位值相同时并网发电，降低了并网时的电流冲击，显著延长了逆变器内部器件尤其是昂贵的大电流并网开关的使用寿命。

Description

一种逆变器同步并网方法

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，尤其涉及具有交流侧软启动功能的逆变器及其并网方法。

背景技术

光伏组件产生的直流电能，通常都是通过光伏并网逆变器变换为与电网匹配的交流电能，再输送入电网的。逆变器一般由直流升压回路和逆变回路构成，是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于直流转换交流。在大功率UPS、风电、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，为了减小并网瞬间对并网开关、电网和电容的电流冲击，一般采用串联电阻限流软启动的方法。

目前，软启的方式有直流侧软启和交流侧软起两种，中国专利CN102545678A公开了一种逆变器及其启机方法，采用了直流侧软启动，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，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，软启动装置的输入和输出侧分别与直流侧输入和所述功率模块连接，该种方法需要在直流侧建立专门的升压装置，系统构造成本较高。

中国专利CN103887824A公开了一种光伏并网逆变器的电压环纹波补偿的控制系统及控制方法，采用了交流侧软启，但是由于只是简单的通过在母线电容上建立一定的电压，与电网侧的交流电压在电压相位幅值上有较大的误差，所以并网过程中，仍会造成较大的并网冲击。

中国专利CN103248067A公开了一种光伏并网逆变器的低压穿越控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：判断电网电压值是否小于低压值上限，否，则控制逆变器正常运行，是，则进入步骤S2；步骤S2：判断电网电压值是否不大于低压值下限；是，则控制逆变器停止工作；否，则控制逆变器输出的有功电流值等于目标有功电流值，且输出的无功电流值等于目标无功电流值；其中，所述逆变器输出的总电流与常态下光伏并网输出的电流的比较差值小于预设值。

发明内容

本发明采用交流侧启动的方法，在母线电压建立的同时，通过逆变桥臂的反向逆变调制，由功率模块和电感组成电压变换电路，使得直流电压对电感进行充放电，这样电感的另一端就能得到交流电压，并最终在交流电容上建立与电网电压同幅值同相位的交流电压，进而进行投入并网开关进行并网，克服了现有的简单对母线充电的方式进行投切并网开关的大电流冲击问题，显著延长了逆变器内部器件尤其是昂贵的大电流并网开关器件的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种逆变器同步并网系统，其特征在于，包括：

依次连接的直流侧开关、直流EMC滤波器、母线电容组件、功率模块、电感、输出滤波器组件、交流EMC滤波器、并网接触器、软启电路及交流侧断路器，软启电路由预充电接触器、整流桥及串联电阻构成，软启电路一端连接到直流侧的母线电容组件，一端连接交流侧断路器。

优选地，输出滤波器组件采用电容或电容组件。

优选地，功率模块采用功率场效应管(MOSFET)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)或可关断晶闸管(GTO)。

整流桥优选是由4只整流二极管构成的全波整流桥。

所述的逆变器同步并网方法，具有如下步骤：

a)闭合交流侧断路器，此时系统得电，允许逆变器启机；

b)闭合预充电接触器，软启电路开始工作，电网电力借助整流桥变为直流电，并为母线电容组件充电；

c)闭合预充电接触器的同时，控制器开始计时，如果设定的计时间隔时间到，则控制器判断所述母线电压是否大于等于反向调制需要的母线电压阈值，若为否，则继续软启，继续利用电网电力为母线电容组件充电，若为是，则根据需要调制的电压D,Q轴分量分别进行开环发波；

d)不断采集输出滤波器组件上的电压幅值和相位信号，判断是否与电网电压信号保持同幅值同相位，若是，则闭合并网接触器，由此进行并网发电；若否，则报并网同步失败故障；

e)整个软启时间到后，由控制器来判断所述滤波器组件上的电压幅值相位信号是否达到与电网电压幅值相位同步的阈值；如果否，则报同步并网失败故障；如果是，则同步软启结束；

f)一个软启时间段后，仍未正常启动，待系统故障复位后则重新开始一个新的软启时间段，重复步骤c)到e)。

本发明采用交流侧启动的方法，同时在母线电压建立的同时，通过逆变桥臂的反向逆变调制，在交流电容上建立与电网电压同幅值同相位的交流电压，进而进行投入并网开关进行并网的方法，克服了现有的简单对母线充电的方式进行投切并网开关的大电流冲击逆变器内部器件和并网开关问题。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的采用逆变器交流侧软启动装置的逆变器的示意图；

图2是示出根据本发明的实施例的逆变器交流侧软启动方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的原理和特征进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

下面结合附图详细描述本发明的实施方式。

图1是示出采用根据本发明的实施例的逆变器交流侧软启动装置的逆变器的示意图。如图1所示，本发明的逆变器例如为光伏并网逆变器，主要包括依次连接的直流侧开关13、直流EMC滤波器9、母线电容组件4、功率模块3、电感8、输出滤波器组件1、交流EMC滤波器10、并网接触器5、软启电路2及交流侧断路器7。软启电路2由预充电接触器6、整流桥11及串联电阻12构成，软启电路2一端连接到直流侧的母线电容组件4，一端连接交流侧断路器7。直流侧开关13和交流侧断路器7分别设有保险熔丝(附图1中标记为FUSE)。输出滤波器组件1可采用电容或电容组件，功率模块3可采用功率场效应管(MOSFET)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)、可关断晶闸管(GTO)等，整流桥是由4只整流二极管构成的全波整流桥。

所述逆变器还包括控制器，其连接到电路中，并控制所述逆变器的启机过程。

下面说明根据本发明的实施例的逆变器的工作过程。

图2是示出根据本发明的实施例的逆变器交流侧软启动方法的流程图。

如图2所示，a)闭合交流侧断路器7，此时系统得电，允许逆变器启机；

b)闭合预充电接触器6，软启电路2开始工作，电网电力借助整流桥变为直流电，并为母线电容组件4充电；

c)闭合预充电接触器6的同时，控制器开始计时，如果设定的计时间隔时间到，则控制器判断所述母线电压是否大于等于反向调制需要的母线电压阈值，若为否，则继续软启，继续利用电网电力为母线电容组件4充电，若为是，则根据需要调制的电压D,Q轴分量分别进行开环发波；

d)不断采集输出滤波器组件1上的电压幅值和相位信号，判断是否与电网电压信号保持同幅值同相位，若是，则闭合并网接触器5，由此进行并网发电。若否，则报并网同步失败故障；

e)整个软启时间到后，由控制器来判断所述滤波器组件上的电压幅值相位信号是否达到与电网电压幅值相位同步的阈值。如果否，则报同步并网失败故障；如果是，则同步软启结束；

f)一个软启时间段后，仍未正常启动，待系统故障复位后，则重新开始一个新的软启时间段，重复步骤c)到e)。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种逆变器同步并网系统，其特征在于，包括：

依次连接的直流侧开关、直流EMC滤波器、母线电容组件、功率模块、电感、输出滤波器组件、交流EMC滤波器、并网接触器、软启电路及交流侧断路器，软启电路由预充电接触器、整流桥及串联电阻构成，软启电路一端连接到直流侧的母线电容组件，一端连接交流侧断路器。

2.根据权利要求1所述的逆变器同步并网系统，输出滤波器组件采用电容或电容组件。

3.根据权利要求1所述的逆变器同步并网系统，功率模块采用功率场效应管(MOSFET)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)或可关断晶闸管(GTO)。

4.根据权利要求1所述的逆变器同步并网系统，整流桥是由4只整流二极管构成的全波整流桥。

5.利用权利要求1-5任一项所述的系统的逆变器同步并网方法，具有如下步骤:

a)闭合交流侧断路器，此时系统得电，允许逆变器启机；

b)闭合预充电接触器，软启电路开始工作，电网电力借助整流桥变为直流电，并为母线电容组件充电；

c)闭合预充电接触器的同时，控制器开始计时，如果设定的计时间隔时间到，则控制器判断所述母线电压是否大于等于反向调制需要的母线电压阈值，若为否，则继续软启，继续利用电网电力为母线电容组件充电，若为是，则根据需要调制的电压D,Q轴分量分别进行开环发波；

d)不断采集输出滤波器组件上的电压幅值和相位信号，判断是否与电网电压信号保持同幅值同相位，若是，则闭合并网接触器，由此进行并网发电。若否，则报并网同步失败故障；

e)整个软启时间到后，由控制器来判断所述滤波器组件上的电压幅值相位信号是否达到与电网电压幅值相位同步的阈值。如果否，则报同步并网失败故障；如果是，则同步软启结束；

f)一个软启时间段后，仍未正常启动，待故障复位后，则重新开始一个新的软启时间段，重复步骤c)到e)。