CN105340162B - 保护并网逆变器免于低电网电压发生的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于保护并网逆变器免于低电网电压的发生的装置，包括：第一输出电流感测单元，用于感测来自并网逆变器的输出电流；第一输出电流计算单元，用于计算被感测的输出电流的D轴电流和Q轴电流，以获取感测的输出电流；第一输出电流控制单元，用于确定计算的输出电流与参考电流之间的差异是否超过设定范围，且如果两者之间的差异超过设定范围，则将输出电流减小等于设定值的量。

Description

保护并网逆变器免于低电网电压发生的装置和方法
技术领域
本发明涉及并网逆变器的保护，并且更具体地，涉及当低电网电压发生时通过限制并网逆变器的输出电流防止过电流的技术。
背景技术
一般情况下，并网逆变器在与输出电流参考值的同步中产生电力。但是，如果电网中发生瞬间的低电压现象，并网逆变器的输出电压与电网电压之间就会产生差异，且相应地，并网逆变器的输出电流迅速增大。因此，当电网中发生低电压时，除非并网逆变器的输出电流减小，否则并网逆变器将发生过电流跳闸。
发明内容
技术问题
本发明提供一种保护并网逆变器免于低电网电压的装置和方法，其能够通过输出电流的异常增大间接检测电网的低电压来减小输出电流。
技术解决方案
根据本发明理念的一个方面，提供一种用于保护并网逆变器免于低电网电压的装置，所述装置包括：第一输出电流传感器，被配置为感测并网逆变器的输出电流；第一输出电流计算器，被配置为计算输出电流的D轴电流和Q轴电流，以获取被感测的输出电流；以及第一输出电流控制器，被配置为确定输出电流与参考电流之间的差异是否超过预定范围，且当输出电流与参考电流之间的差异超过预定范围时将输出电流减小预定值。
所述装置可进一步包括第一计时器，第一计时器被配置为在将输出电流减小预定值后对预定时间段进行计数，其中，第一输出电流控制器可确定是否已过去预定时间段，并将已减小的输出电流返回到原始幅值的输出电流。
根据本发明理念的一个方面，提供一种用于保护并网逆变器免于低电网电压的装置，所述装置包括：第二输出电流传感器，被配置为感测并网逆变器的输出电流；第二输出电流计算器，被配置为计算被感测的输出电流的D轴电流和Q轴电流以获取输出电流；以及第二输出电流控制器，被配置为确定输出电流与参考电流之间的差异是否超过预定范围，且当输出电流与参考电流之间的差异超过预定范围时将输出电流减小预定值。
所述装置可进一步包括第二计时器，第二计时器被配置为在将输出电流减小预定值后对预定时间段进行计数，其中，第二输出电流控制器可确定是否已过去预定时间段，并将已减小的输出电流返回到原始幅值的输出电流。
根据本发明理念的一个方面，提供一种保护并网逆变器免于低电网电压的方法，所述方法包括：通过使用第一输出电流传感器感测并网逆变器的输出电流；通过使用第一输出电流计算器，计算输出电流的D轴电流和Q轴电流以获取输出电流；通过使用第一输出电流控制器确定输出电流与参考电流之间的差异是否超过受限电流；且当输出电流与参考电流之间的差异超过预定范围时，通过第一输出电流控制器将输出电流减小预定值。
所述方法可进一步包括：通过使用第一计时器，确定在将输出电流减小预定值后是否已过去预定时间段；且当已过去预定时间段时，通过第一输出电流控制器将已减小的输出电流返回到原始幅值的输出电流。
根据本发明理念的一个方面，提供一种保护并网逆变器免于低电网电压的方法，所述方法包括：通过使用第二输出电流传感器感测并网逆变器的输出电流；通过使用第二输出电流计算器，计算输出电流的D轴电流和Q轴电流以获取输出电流；通过使用第二输出电流控制器确定输出电流与参考电流之间的差异是否超过受限电流；且当输出电流与参考电流之间的差异超过预定范围时，通过第二输出电流控制器将输出电流减小预定值。
所述方法可进一步包括：通过使用第二计时器，确定在将输出电流减小预定值后是否已过去预定时间段；且当已过去预定时间段时，通过第二输出电流控制器将已减小的输出电流返回到原始幅值的输出电流。
有益效果
根据一种或多种实例性实施方式，通过使用输出电流的异常增大可间接检测电网的低电压，因此，可防止由于过电流导致的并网逆变器故障。
附图说明
图1是根据实例性实施方式的使并网逆变器免于低电网电压的保护装置的方框图；
图2是示出根据图1的第一输出电流控制器的输出电流减小的曲线图；
图3是根据另一实例性实施方式的使并网逆变器免于低电网电压的保护装置的方框图；
图4是示出根据图3的第二输出电流控制器的输出电流减小的曲线图；
图5是示出根据实例性实施方式的保护并网逆变器免于低电网电压的方法的流程图；且
图6是示出根据另一种实例性实施方式的保护并网逆变器免于低电网电压的方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述根据实例性实施方式的使并网逆变器免于低电网电压的保护装置。
图1是使并网逆变器免于低电网电压的保护装置的方框图，且保护装置包括并网逆变器100、第一输出电流传感器110、第一输出电流计算器120、第一输出电流控制器130和第一计时器140。
并网逆变器100是连接到电网以供应电力到电网的逆变器。通过输入端子(IN)输入的直流(DC)电力在并网逆变器100中被转换成交流(AC)电力，并随后通过输出端子(OUT)传递到电网。
第一输出电流传感器110感测并网逆变器100的输出电流，并将感测结果输出到第一输出电流计算器120。第一输出电流传感器110包括用于感测输出电流的测量传感器。
第一输出电流计算器120计算由第一输出电流传感器110感测的输出电流的D轴电流和Q轴电流，以获取输出电流，并将计算的输出电流输出到第一输出电流控制器130。第一输出电流计算器120计算输出电流的D轴电流和Q轴电流，并通过获取D轴电流与Q轴电流的平方和的根值来计算输出电流。通过对并网逆变器100的输出电流(U、V和W)进行同步参考坐标变换(synchronous reference frame transformation)，来获取D轴电流和述Q轴电流。一般情况下，D轴电流对应无功功率(reactive power)，且Q轴电流对应有功功率(active power)。
第一输出电流控制器130确定由第一输出电流计算器120计算的输出电流与参考电流之间的差异是否超过预定范围。参考电流是当电网电压正常时的输出电流的参考值。此外，预定范围表示偏离参考电流的范围限制(其中输出电流不会引起并网逆变器故障)。当输出电流与参考电流之间的差异超过预定范围时，第一输出电流控制器130控制并网逆变器100，以将输出电流减小预定值。
图2是示出根据图1的第一输出电流控制器130的输出电流减小的曲线图。如图2所示，当输出电流是正常输出时，同时在参考电流的基础上发生少量变化，且随后出现低电网电压，输出电流在低电网电压出现后，突然增大。因此，当确定突然增大的输出电流超过偏离参考电流的预定范围时，第一输出电流控制器130控制并网逆变器100，以将输出电流的幅值减小到预定值或更小值。因此，对于具有在参考电流的预定范围之外的幅值的电流，并网逆变器100输出已减小到预定值或更小值的输出电流。
此外，当输出电流减小到预定值或更小值时，所述第一输出电流控制器130控制第一计时器140，以开始计时操作。
第一计时器140根据来自第一输出电流控制器130的定时启动指令，对时间进行计数。之后，第一输出电流控制器130确定由第一计时器140计算的时间段是否超过预定时间段(例如，100毫秒)。在此，预定时间段表示解决电网电压异常的足够的时间。
如果已过去预定时间段，则第一输出电流控制器130控制并网逆变器100将已减小的输出电流增大到原始幅值，且相应地，并网逆变器100输出原始幅值的输出电流。
图3是根据另一实例性实施方式的使并网逆变器免于低电网电压的保护装置的方框图，且保护装置包括并网逆变器200、第二输出电流传感器210、第二输出电流计算器220、第二输出电流控制器230和第二计时器240。
并网逆变器200是连接到电网的逆变器以供应电力到电网，且此处详细描述将被省略，因为并网逆变器200与上述的并网逆变器100相同。
第二输出电流传感器210感测并网逆变器200的输出电流，并将感测结果输出到第二输出电流计算器220。第二输出电流传感器210包括用于感测输出电流的测量传感器。
第二输出电流计算器220计算由第二输出电流传感器210感测的输出电流的D轴和Q轴电流，以获取输出电流，并将已计算的输出电流输出到第二输出电流控制器230。由于第二输出电流计算器220与第一输出电流计算器120相同，此处详细描述将被省略。
第二输出电流控制器230确定由第二输出电流计算器220计算的输出电流是否超过受限电流。受限电流表示输出电流可能导致并网逆变器故障的极限电流。当输出电流超过受限电流时，第二输出电流控制器230控制并网逆变器200，以将输出电流减小预定值。
图4是示出根据第二输出电流控制器230的输出电流减小的曲线图。如图4所示，当输出电流是正常输出时，且随后低电网电压出现，输出电流在低电网电压出现后突然增大。因此，当确定增大的输出电流超过受限电流时，第二输出电流控制器230控制并网逆变器200，以将输出电流减小到预定幅值或更小值。因此，并网逆变器200输出具有从受限电流减小预定值的幅值的输出电流。
此外，当输出电流减小到预定值或更小值时，第二输出电流控制器230控制第二计时器240，开始计时操作。
第二计时器240根据来自第二输出电流控制器230的计时启动指令，对时间进行计数。之后，第二输出电流控制器230确定由第二计时器240计算的时间段是否超过预定时间段(例如，100毫秒)。在此，预定时间段表示用于解决电网电压异常的足够的时间。
如果已过去预定时间段，则第二输出电流控制器230控制并网逆变器200，以将输出电流增大到原始幅值。因此，并网逆变器200输出原始幅值的输出电流。
在下文中，将参照附图描述根据实例性实施方式的保护并网逆变器免于低电网电压的方法。
图5是示出根据实例性实施方式保护并网逆变器免于低电网电压的方法的流程图。
第一输出电流传感器100感测来自并网逆变器100(300)的输出电流。
在操作300后，第一输出电流计算器120计算被感测的输出电流的D轴电流和Q轴电流，以获取输出电流(302)。第一输出电流计算器120计算感测的输出电流的D轴电流和Q轴电流，并通过计算D轴电流与Q轴电流的平方和的根值来获取输出电流。
之后，第一输出电流控制器130确定输出电流与参考电流之间的差异是否超过预定范围(304)。参考电流是当电网电压正常时的输出电流的参考值，且预定范围是偏离参考电流的其中输出电流不会引起并网逆变器的故障的限制范围。
在操作304后，当计算的输出电流与参考电流之间的差异超过预定范围时，第一输出电流控制器130将输出电流减小预定值(306)。由于当计算的输出电流与参考电流之间的差异超过所述预定范围时，电网电压中可能存在缺陷，因此第一输出电流控制器130控制并网逆变器100，从而将输出电流减小预定值。因此，对于具有在参考电流的预定范围之外的幅值的电流，并网逆变器100输出已减小到预定值或更小值的输出电流。
在操作306后，第一输出电流控制器130确定在输出电流已减小预定值后是否已过去预定时间段(308)。在此，预定时间段表示解决电网电压的异常的足够的时间。
在操作308后，如果已过去预定时间段，则第一输出电流控制器130将已减小的输出电流返回到原始幅值(310)。如果已过去预定时间段第一输出电流控制器130控制并网逆变器100从输出减小的输出电流改变为输出原始幅值的输出电流。因此，并网逆变器100输出原始幅值的输出电流。
图6是示出根据另一实例性实施方式的保护并网逆变器免于低电网电压的方法的流程图。
第二输出电流传感器210感测并网逆变器200(400)的输出电流。
在操作400后，第二输出电流计算器220计算被感测的输出电流的述D轴电流和Q轴电流，以获取输出电流(402)。第二输出电流计算器220计算感测的输出电流的D轴电流和Q轴电流，并通过获取D轴电流与所述Q轴电流的平方和的根值来计算输出电流。
在操作402后，第二输出电流控制器230确定输出电流是否超过受限电流(404)。受限电流表示输出电流不会引起并网逆变器故障的极限电流。
在操作404后，如果计算的输出电流超过受限电流，则第二输出电流控制器230将输出电流减小预定值(406)。由于当计算的输出电流超过所受限电流时，电网电压可能发生异常，因此第二输出电流控制器230控制并网逆变器200，以将输出电流减小预定值。因此，并网逆变器200输出已减小为比受限电流小预定值的输出电流。
在操作406后，第二输出电流控制器230确定在输出电流减小后是否已过去预定时间段(408)。在此，预定时间段表示解决电网电压异常的足够的时间。
在操作408后，如果已过去预定时间段，则第二输出电流控制器230将减小的输出电流返回到原始幅值(410)。如果已过去预定时间段，第二输出电流控制器230控制并网逆变器200，从而使减小的输出电流增大到原始幅值，且相应地，并网逆变器200输出原始幅值的输出电流。
根据一种或多种实例性实施方式的方法也可以通过媒介(例如，计算机可读介质)上的计算机可读代码/指令实施，以控制至少一个处理元件实施任一上述实施方式。例如，所述方法可通过使用计算机可读记录介质在操作代码/指令/程序的通用数字计算机上实施。计算机可读记录介质的实例是磁性存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘、磁带等)和光学记录介质(例如，CD-ROM或DVD)。
虽然已经参照本公开的实例性实施方式具体示出和描述了本公开，但本领域的技术人员可以理解，在不偏离所附权利要求的精神和范围的情况下，可对其形式和细节进行各种改变。实例性实施方式应仅在描述意义上进行考虑，而不出于限制的目的。因此，本公开的范围不是通过本公开的详细描述限定，而是由所附权利要求限定，且落在本范围内的所有差异将被解释为包括在本公开中。

Claims (4)

1.一种用于保护并网逆变器免于低电网电压的装置，所述装置包括：
第一输出电流传感器，被配置为感测所述并网逆变器的输出电流；
第一输出电流计算器，被配置为通过获取所述输出电流的D轴电流与Q轴电流的平方和的根值来计算第一输出电流；以及
第一输出电流控制器，被配置为确定所述第一输出电流与参考值之间的差异是否超过预定范围，并且当所述输出电流与所述参考值之间的差异超过所述预定范围时将所述输出电流减小到小于所述参考值；
其中，所述参考值是当电网电压正常时的输出电流，
其中，所述预定范围是偏离所述参考值的范围限制，其中所述输出电流不会引起所述并网逆变器故障。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括第一计时器，所述第一计时器被配置为对在将所述输出电流减小到小于所述参考值后的预定时间段进行计数，
其中，所述第一输出电流控制器确定是否已过去所述预定时间段，并将减小的所述输出电流返回到原始幅值的所述输出电流。
3.一种保护并网逆变器免于低电网电压的方法，所述方法包括：
通过使用第一输出电流传感器感测所述并网逆变器的输出电流；
通过使用第一输出电流计算器，通过获取所述输出电流的D轴电流与Q轴电流的平方和的根值来计算第一输出电流；
通过使用第一输出电流控制器确定所述第一输出电流与参考值之间的差异是否超过预定范围；并且
当所述第一输出电流与所述参考值之间的差异超过预定范围时，通过所述第一输出电流控制器将所述输出电流减小到小于所述参考值，
其中，所述参考值是当电网电压正常时的输出电流，
其中，所述预定范围是偏离所述参考值的范围限制，其中所述输出电流不会引起所述并网逆变器故障。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
通过使用第一计时器确定在将所述输出电流减小到小于所述参考值后是否已过去预定时间段；并且
当已过去所述预定时间段时，通过所述第一输出电流控制器将已减小的所述输出电流返回到原始幅值的所述输出电流。
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