CN104734121A - 一种离网型储能变流器的电流控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离网型储能变流器的电流控制方法及装置，涉及电力系统技术领域。方法包括：通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流；判断IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值；若IGBT侧电流大于等于第一电流限值或者微电网侧电流大于等于第二电流限值，确定离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度；根据时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据保护策略对离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。本发明能够解决当前的离网型储能变流器在离网运行时，在冲击型负载接入时运行不稳定，容易产生不必要的停机故障，甚至发生损坏的问题。

Description

一种离网型储能变流器的电流控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种离网型储能变流器的电流控制方法及装置。

背景技术

目前，储能技术作为提高智能电网消纳，以及可再生能源发电容量的重要手段，是支撑智能电网建设的关键技术之一。储能技术在离网运行的太阳能、风能等可再生能源发电应用中具有不可或缺的重要作用。

在储能技术中，大多采用离网型储能变流器。离网型储能变流器需要支撑微电网内所有负荷，要求其在负载过载、负载短路、变压器接入等冲击情况下都不应造成设备的损坏，且要求能够承受长期短路这类极端故障。然而，当前的冲击性负载有很多，例如空载变压器、整流型冲击负载、电动机等，同时当前的负载故障造成的短路也有很多。

当前的离网型储能变流器在离网运行时，在冲击型负载接入时运行不稳定，容易产生不必要的停机故障，甚至损坏离网型储能变流器。

发明内容

本发明的实施例提供一种离网型储能变流器的电流控制方法及装置，以解决当前的离网型储能变流器在离网运行时，在冲击型负载接入时运行不稳定，容易产生不必要的停机故障，甚至损坏离网型储能变流器的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种离网型储能变流器的电流控制方法，应用于一种离网型储能变流器，所述离网型储能变流器包括微电网侧、绝缘栅双极型晶体管IGBT侧以及储能电池，所述方法包括：

通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流；

判断所述IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值；

若所述IGBT侧电流小于所述第一电流限值且所述微电网侧电流小于所述第二电流限值，确定所述离网型储能变流器能够正常运行；

若所述IGBT侧电流大于等于所述第一电流限值或者所述微电网侧电流大于等于所述第二电流限值，确定所述离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度；

根据所述时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据所述保护策略对所述离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。

进一步的，所述离网型储能变流器的电流控制方法，还包括：

分别获取所述IGBT侧的第一故障保护电流阈值和所述微电网侧的第二故障保护电流阈值；

根据所述第一故障保护电流阈值确定所述第一电流限值；所述第一电流限值为所述第一故障保护电流阈值的80％；

根据所述第二故障保护电流阈值确定所述第二电流限值；所述第二电流限值为所述第二故障保护电流阈值的80％。

具体的，所述根据所述时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据所述保护策略对所述离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流，包括：

若所述时间长度小于等于一预先设置的时间阈值，将所述IGBT侧的IGBT闭合，以减小离网型储能变流器的冲击电流。

具体的，所述根据所述时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据所述保护策略对所述离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流，包括：

若所述时间长度大于一预先设置的时间阈值，确定所述离网型储能变流器的输出阻抗；

若所述输出阻抗大于一预先设置的阻抗阈值，确定所述离网型储能变流器发生短路故障；

判断发生短路故障的时长是否大于一预先设置的故障时长阈值；

若所述发生短路故障的时长大于所述故障时长阈值，将所述离网型储能变流器停机，使得所述冲击电流为零。

一种离网型储能变流器的电流控制装置，应用于一种离网型储能变流器，所述离网型储能变流器包括微电网侧、绝缘栅双极型晶体管IGBT侧以及储能电池，所述装置包括：

电流采样单元，用于通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流；

判断单元，用于判断所述IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值；

正常运行单元，用于在所述IGBT侧电流小于所述第一电流限值且所述微电网侧电流小于所述第二电流限值时，确定所述离网型储能变流器能够正常运行；

时间长度获取单元，用于在所述IGBT侧电流大于等于所述第一电流限值或者所述微电网侧电流大于等于所述第二电流限值时，确定所述离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度；

操作控制单元，用于根据所述时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据所述保护策略对所述离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。

进一步的，该离网型储能变流器的电流控制装置，还包括：

电流阈值获取单元，用于分别获取所述IGBT侧的第一故障保护电流阈值和所述微电网侧的第二故障保护电流阈值；

电流限定值确定单元，用于根据所述第一故障保护电流阈值确定所述第一电流限值；所述第一电流限值为所述第一故障保护电流阈值的80％；

所述电流限定值确定单元，还用于根据所述第二故障保护电流阈值确定所述第二电流限值；所述第二电流限值为所述第二故障保护电流阈值的80％。

此外，所述操作控制单元，具体用于：

在所述时间长度小于等于一预先设置的时间阈值时，将所述IGBT侧的IGBT闭合，以减小离网型储能变流器的冲击电流。

此外，所述操作控制单元，具体用于：

在所述时间长度大于一预先设置的时间阈值时，确定所述离网型储能变流器的输出阻抗；

在所述输出阻抗大于一预先设置的阻抗阈值时，确定所述离网型储能变流器发生短路故障；

判断发生短路故障的时长是否大于一预先设置的故障时长阈值；

在所述发生短路故障的时长大于所述故障时长阈值时，将所述离网型储能变流器停机，使得所述冲击电流为零。

本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制方法及装置，通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流，并判断所述IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值；在所述IGBT侧电流大于等于所述第一电流限值或者所述微电网侧电流大于等于所述第二电流限值，确定所述离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度；从而能够根据所述时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据所述保护策略对所述离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。从而通过控制离网型储能变流器的冲击电流，避免了在冲击型负载接入时运行不稳定，离网型储能变流器容易产生不必要的停机故障，甚至损坏的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制方法的流程图一；

图2为本发明实施例中的离网型储能变流器主电路拓扑示意图；

图3为本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制方法的流程图二；

图4为本发明实施例中冲击负荷产生时软化电压电流波形图；

图5为本发明实施例中冲击负载接入时的波形图；

图6为本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制装置的结构示意图一；

图7为本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制装置的结构示意图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制方法，应用于如图2所示的一种离网型储能变流器，该离网型储能变流器包括微电网侧21、绝缘栅双极型晶体管IGBT侧22以及储能电池23，其中微电网侧21可以有负载接入，方法包括：

步骤101、通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流。

步骤102、判断IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值。

若IGBT侧电流小于第一电流限值且微电网侧电流小于第二电流限值，执行步骤103；否则，若IGBT侧电流大于等于第一电流限值或者微电网侧电流大于等于第二电流限值，执行步骤104。

步骤103、确定离网型储能变流器能够正常运行。

步骤104、确定离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度。

步骤105、根据时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据保护策略对离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。

本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制方法，能够通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流，并判断IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值；在IGBT侧电流大于等于第一电流限值或者微电网侧电流大于等于第二电流限值，确定离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度；从而能够根据时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据保护策略对离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。从而通过控制离网型储能变流器的冲击电流，避免了在冲击型负载接入时运行不稳定，离网型储能变流器容易产生不必要的停机故障，甚至损坏的问题。

其中，上述的冲击性负载一般可以包括空载变压器、整流型冲击负载、电动机等，但不仅局限于此。

为了使本领域的技术人员更好的了解本发明，下面列举一个更为详细的实施例，如图3所示，本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制方法，应用于如上述图2所示的一种离网型储能变流器，方法包括：

步骤301、分别获取IGBT侧的第一故障保护电流阈值和微电网侧的第二故障保护电流阈值。

步骤302、根据第一故障保护电流阈值确定第一电流限值，并根据第二故障保护电流阈值确定第二电流限值。

其中，第一电流限值为第一故障保护电流阈值的80％，第二电流限值为第二故障保护电流阈值的80％。

步骤303、通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流。

如图2中所示，Iigbt即为IGBT侧电流，Inet即为微电网侧电流。

步骤304、判断IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值。

若IGBT侧电流小于第一电流限值且微电网侧电流小于第二电流限值，执行步骤305；否则，若IGBT侧电流大于等于第一电流限值或者微电网侧电流大于等于第二电流限值，执行步骤306。

步骤305、确定离网型储能变流器能够正常运行。

步骤306、确定离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度。

此处可以通过冲击性负荷标志位来记录当前是否有冲击性负载接入，若有冲击性负载接入则冲击性负荷标志位置为1，若没有冲击性负载接入，则冲击性负荷标志位置为0。

步骤307、判断该时间长度是否小于等于一预先设置的时间阈值。

若时间长度小于等于一预先设置的时间阈值，则执行步骤308。否则，若该时间长度大于该时间阈值，则执行步骤309。

具体的，对于正弦输出电压，可以通过多个周期来判断冲击性负载的接入时间长度，若该接入时间长度仅持续一个正弦输出电压的周期，则可认为离网型储能变流器仍然可以正常运行。而过该接入时间长度持续多个正弦输出电压的周期，则可以继续执行后续的步骤309。

步骤308、将IGBT侧的IGBT闭合，以减小离网型储能变流器的冲击电流。

将IGBT侧的IGBT闭合，以减小离网型储能变流器的冲击电流是采用封锁输出脉冲的方法来软化冲击电流；此处所软化的冲击电流可以是IGBT侧电流。

步骤309、确定离网型储能变流器的输出阻抗，并判断该输出阻抗是否大于一预先设置的阻抗阈值。

若输出阻抗大于一预先设置的阻抗阈值，执行步骤310。否则，若输出阻抗小于等于该阻抗阈值，则执行步骤312。

步骤310、确定离网型储能变流器发生短路故障，并判断发生短路故障的时长是否大于一预先设置的故障时长阈值。之后执行步骤311。

步骤311、在发生短路故障的时长大于故障时长阈值时，将离网型储能变流器停机，使得冲击电流为零。

步骤312、确定短路故障已经被切除。返回执行步骤305。

通过本发明实施例提供的步骤301-312，所产生的效果可以通过波形来进行体现，例如如图4所示，在检测到如图中较大冲击电流时，采取封锁脉冲的方式将电压电流软化输出结果，能够对恶劣的冲击电流接入对变流器起到良好保护作用，等冲击性负载切除时，电压能够快速恢复。另外，如图5所示的采用本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制方法时变压器接入波形，变压器可等效为大电感，当其投入时会引起电流值瞬时增大，通过本发明实施例的方法可以在一个周波(20ms)内将电流软化，电压恢复正常。

本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制方法，能够通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流，并判断IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值；在IGBT侧电流大于等于第一电流限值或者微电网侧电流大于等于第二电流限值，确定离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度；从而能够根据时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据保护策略对离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。从而通过控制离网型储能变流器的冲击电流，避免了在冲击型负载接入时运行不稳定，离网型储能变流器容易产生不必要的停机故障，甚至损坏的问题。

对应于上述图1和图3的方法实施例，如图6所示，本发明实施例提供一种离网型储能变流器的电流控制装置，应用于上述图2所示的离网型储能变流器，该装置包括：

电流采样单元41，可以通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流。

判断单元42，可以判断IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值。

正常运行单元43，可以在IGBT侧电流小于第一电流限值且微电网侧电流小于第二电流限值时，确定离网型储能变流器能够正常运行。

时间长度获取单元44，可以在IGBT侧电流大于等于第一电流限值或者微电网侧电流大于等于第二电流限值时，确定离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度。

操作控制单元45，可以根据时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据保护策略对离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。

进一步的，如图7所示，该离网型储能变流器的电流控制装置，还包括：

电流阈值获取单元46，可以分别获取IGBT侧的第一故障保护电流阈值和微电网侧的第二故障保护电流阈值。

电流限定值确定单元47，可以根据第一故障保护电流阈值确定第一电流限值；第一电流限值为第一故障保护电流阈值的80％。

该电流限定值确定单元47，还可以根据第二故障保护电流阈值确定第二电流限值；第二电流限值为第二故障保护电流阈值的80％。

此外，该操作控制单元，具体可以在时间长度小于等于一预先设置的时间阈值时，将IGBT侧的IGBT闭合，以减小离网型储能变流器的冲击电流。

此外，该操作控制单元，具体可以在时间长度大于一预先设置的时间阈值时，确定离网型储能变流器的输出阻抗；在输出阻抗大于一预先设置的阻抗阈值时，确定离网型储能变流器发生短路故障；判断发生短路故障的时长是否大于一预先设置的故障时长阈值，并在发生短路故障的时长大于故障时长阈值时，将离网型储能变流器停机，使得冲击电流为零。

值得说明的是，本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制装置的具体实现方式可以参见上述图1和图3所示的方法实施例，此处不再赘述。

本发明实施例提供的离网型储能变流器的电流控制装置，能够通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流，并判断IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值；在IGBT侧电流大于等于第一电流限值或者微电网侧电流大于等于第二电流限值，确定离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度；从而能够根据时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据保护策略对离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。从而通过控制离网型储能变流器的冲击电流，避免了在冲击型负载接入时运行不稳定，离网型储能变流器容易产生不必要的停机故障，甚至损坏的问题。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种离网型储能变流器的电流控制方法，应用于一种离网型储能变流器，所述离网型储能变流器包括微电网侧、绝缘栅双极型晶体管IGBT侧以及储能电池，其特征在于，所述方法包括：

通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流；

判断所述IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值；

若所述IGBT侧电流小于所述第一电流限值且所述微电网侧电流小于所述第二电流限值，确定所述离网型储能变流器能够正常运行；

若所述IGBT侧电流大于等于所述第一电流限值或者所述微电网侧电流大于等于所述第二电流限值，确定所述离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度；

根据所述时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据所述保护策略对所述离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。

2.根据权利要求1所述的离网型储能变流器的电流控制方法，其特征在于，还包括：

分别获取所述IGBT侧的第一故障保护电流阈值和所述微电网侧的第二故障保护电流阈值；

根据所述第一故障保护电流阈值确定所述第一电流限值；所述第一电流限值为所述第一故障保护电流阈值的80％；

根据所述第二故障保护电流阈值确定所述第二电流限值；所述第二电流限值为所述第二故障保护电流阈值的80％。

3.根据权利要求1所述的离网型储能变流器的电流控制方法，其特征在于，所述根据所述时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据所述保护策略对所述离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流，包括：

若所述时间长度小于等于一预先设置的时间阈值，将所述IGBT侧的IGBT闭合，以减小离网型储能变流器的冲击电流。

4.根据权利要求1所述的离网型储能变流器的电流控制方法，其特征在于，所述根据所述时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据所述保护策略对所述离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流，包括：

若所述时间长度大于一预先设置的时间阈值，确定所述离网型储能变流器的输出阻抗；

若所述输出阻抗大于一预先设置的阻抗阈值，确定所述离网型储能变流器发生短路故障；

判断发生短路故障的时长是否大于一预先设置的故障时长阈值；

若所述发生短路故障的时长大于所述故障时长阈值，将所述离网型储能变流器停机，使得所述冲击电流为零。

5.一种离网型储能变流器的电流控制装置，应用于一种离网型储能变流器，所述离网型储能变流器包括微电网侧、绝缘栅双极型晶体管IGBT侧以及储能电池，其特征在于，所述装置包括：

电流采样单元，用于通过电流采样，获取IGBT侧电流和微电网侧电流；

判断单元，用于判断所述IGBT侧电流和微电网侧电流是否分别小于预先设置的第一电流限值和第二电流限值；

正常运行单元，用于在所述IGBT侧电流小于所述第一电流限值且所述微电网侧电流小于所述第二电流限值时，确定所述离网型储能变流器能够正常运行；

时间长度获取单元，用于在所述IGBT侧电流大于等于所述第一电流限值或者所述微电网侧电流大于等于所述第二电流限值时，确定所述离网型储能变流器有冲击性负载接入，并获取冲击性负载接入的时间长度；

操作控制单元，用于根据所述时间长度确定离网型储能变流器的一保护策略，并根据所述保护策略对所述离网型储能变流器进行操作，以控制离网型储能变流器的冲击电流。

6.根据权利要求5所述的离网型储能变流器的电流控制装置，其特征在于，还包括：

电流阈值获取单元，用于分别获取所述IGBT侧的第一故障保护电流阈值和所述微电网侧的第二故障保护电流阈值；

电流限定值确定单元，用于根据所述第一故障保护电流阈值确定所述第一电流限值；所述第一电流限值为所述第一故障保护电流阈值的80％；

所述电流限定值确定单元，还用于根据所述第二故障保护电流阈值确定所述第二电流限值；所述第二电流限值为所述第二故障保护电流阈值的80％。

7.根据权利要求5所述的离网型储能变流器的电流控制装置，其特征在于，所述操作控制单元，具体用于：

在所述时间长度小于等于一预先设置的时间阈值时，将所述IGBT侧的IGBT闭合，以减小离网型储能变流器的冲击电流。

8.根据权利要求5所述的离网型储能变流器的电流控制装置，其特征在于，所述操作控制单元，具体用于：

在所述时间长度大于一预先设置的时间阈值时，确定所述离网型储能变流器的输出阻抗；

在所述输出阻抗大于一预先设置的阻抗阈值时，确定所述离网型储能变流器发生短路故障；

判断发生短路故障的时长是否大于一预先设置的故障时长阈值；

在所述发生短路故障的时长大于所述故障时长阈值时，将所述离网型储能变流器停机，使得所述冲击电流为零。