CN105827131A - 一种多电平模组并联逆变器及其开机自检方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的所述多电平模组并联逆变器及其开机自检方法，由多电平模组并联逆变器的控制器在所述多电平模组并联逆变器并网前，根据电流指令值通过其内部的控制电路生成控制信号并输出至驱动器；再由所述驱动器根据所述控制信号驱动两个多电平模组进行短路环测试；所述两个多电平模组分别为需要进行检测的两个并联模块中的多电平模组；然后所述控制器获取所述电流采样电路输出的电流采样值，根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组是否正常，实现了所述多电平模组并联逆变器在并网之前的故障检测。

Description

一种多电平模组并联逆变器及其开机自检方法
技术领域
本发明涉及逆变器技术领域，更具体地说，涉及一种多电平模组并联逆变器及其开机自检方法。
背景技术
当前应用的逆变器随着其功率越做越大，现有技术一般采用多电平模组并联的方式。同时，为了提高效率，减小电抗器体积等，三电平等多电平拓扑逐渐得到应用。
实践证明，现场运行的逆变器很多故障发生在并网瞬间，会对IGBT模块等器件造成严重的损伤，且大多数故障是由于其控制电路发生异常所导致的。
为了在逆变器并网前及时的发现故障，防止并网后故障进一步扩大，减小损失，本发明提供了一种多电平模组并联逆变器及其相应的开机自检方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种多电平模组并联逆变器及其开机自检方法，以实现逆变器在并网之前的故障检测。
为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种多电平模组并联逆变器的开机自检方法，应用于多电平模组并联逆变器，所述多电平模组并联逆变器包括：控制器、驱动器及N个输出端并联的并联模块；N为大于1的正整数；N个所述并联模块均包括：多电平模组，及与所述多电平模组的输出端相连的电流采样电路；所述多电平模组并联逆变器的开机自检方法包括：
所述控制器在所述多电平模组并联逆变器并网前，根据电流指令值通过其内部的控制电路生成控制信号并输出至所述驱动器；
所述驱动器根据所述控制信号驱动两个多电平模组进行短路环测试；所述两个多电平模组分别为需要进行检测的两个并联模块中的多电平模组；
所述控制器获取所述电流采样电路输出的电流采样值，根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组是否正常。
优选的，所述驱动器根据所述控制信号驱动两个所述多电平模组进行短路环测试的步骤包括：
所述驱动器根据所述控制信号驱动一个所述多电平模组以三电平模式工作；
所述驱动器根据所述控制信号驱动另外一个所述多电平模组以零电平模式工作。
优选的，所述控制器根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组是否正常的步骤包括：
所述控制器比较所述电流指令值和所述电流采样值，当所述电流指令值和所述电流采样值的差值小于等于预设阈值时，判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组均正常；当所述电流指令值和所述电流采样值的差值大于预设阈值时，判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组中至少一项存在故障。
优选的，N个所述并联模块均还包括：与所述多电平模组的输出端相连的电感及所述电感的电压采样电路；所述多电平模组并联逆变器的开机自检方法还包括：
所述控制器根据所述电压采样电路输出的电压采样信号，得到所述电感的电感值；
所述控制器将所述电感值与在所述电流指令值下的电感预设值比较，判断所述电感是否正常。
优选的，所述控制器根据所述电压采样电路输出的电压采样信号，得到所述电感的电感值所依据的公式为：
u＝wL×I；
其中，u为所述电压采样信号；I为所述电流指令值；L为所述电感的电感值；w为角频率。
一种多电平模组并联逆变器，包括：控制器、驱动器及N个输出端并联的并联模块；N为大于1的正整数；其中，N个所述并联模块均包括：多电平模组，及与所述多电平模组的输出端相连的电流采样电路；
所述控制器的输入端与所述电流采样电路的输出端相连，所述控制器用于在所述多电平模组并联逆变器并网前，根据电流指令值通过其内部的控制电路生成控制信号并输出至所述驱动器，通过所述驱动器驱动两个多电平模组进行短路环测试，所述两个多电平模组分别为需要进行检测的两个并联模块中的多电平模组；并获取所述电流采样电路输出的电流采样值，根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组是否正常。
优选的，N个所述并联模块均还包括：与所述多电平模组的输出端相连的电感及所述电感的电压采样电路；
所述控制器的另一输入端还与所述电压采样电路的输出端相连，所述控制器还用于根据所述电压采样电路输出的电压采样信号，得到所述电感的电感值，并与在所述电流指令值下的电感预设值比较，判断所述电感是否正常。
优选的，所述电流采样电路包括：电流传感器和电流信号处理电路。
优选的，所述多电平模组为M电平模组，M为大于等于3的正整数。
优选的，所述控制电路为PWM信号发生电路和信号处理电路。
本发明提供的所述多电平模组并联逆变器的开机自检方法，由多电平模组并联逆变器的控制器在所述多电平模组并联逆变器并网前，根据电流指令值通过其内部的控制电路生成控制信号并输出至驱动器；再由所述驱动器根据所述控制信号驱动两个多电平模组进行短路环测试；所述两个多电平模组分别为需要进行检测的两个并联模块中的多电平模组；然后所述控制器获取所述电流采样电路输出的电流采样值，根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组是否正常，实现了所述多电平模组并联逆变器在并网之前的故障检测。
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为本发明实施例公开的一种多电平模组并联逆变器的开机自检方法的流程图；
图2为本发明另一实施例公开的另一种多电平模组并联逆变器的开机自检方法的流程图；
图3为本发明另一实施例公开的一种多电平模组并联逆变器的结构示意图；
图4为本发明另一实施例公开的短路环的结构示意图。
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。
本发明提供一种多电平模组并联逆变器的开机自检方法，以实现逆变器在并网之前的故障检测。
具体的，所述多电平模组并联逆变器的开机自检方法，应用于多电平模组并联逆变器，所述多电平模组并联逆变器包括：控制器、驱动器及N个输出端并联的并联模块；N为大于1的正整数；N个所述并联模块均包括：多电平模组，及与所述多电平模组的输出端相连的电流采样电路；所述多电平模组并联逆变器的开机自检方法，参见图1，包括：
S101、所述控制器在所述多电平模组并联逆变器并网前，根据电流指令值通过其内部的控制电路生成控制信号并输出至所述驱动器；
具体的，所述控制电路可以采用PWM信号发生电路和信号处理电路组成；所述电流采样电路可以采样电流传感器和电流信号处理电路组成；所述多电平模组可以采用三电平模组。所述PWM信号发生电路生成的所述控制信号可以通过所述驱动器控制所述三电平模组输出三电平电压或者零电平电压，使相应的两个三电平模组形成一个短路回路。
S102、所述驱动器根据所述控制信号驱动两个多电平模组进行短路环测试；所述两个多电平模组分别为需要进行检测的两个并联模块中的多电平模组；
所述控制信号可以根据具体的实际情况选择进行故障检测的所述多电平模组，此处并不做具体限定，仅通过一次检测即可得到所述控制电路是否正常输出的检测结果，即可保证对于N个并联模块的控制，使所述多电平模组并联逆变器进行并网。而通过N-1次对于不同并联模块的检测，可以实现对于所述驱动器全部输出及全部并联模块中的电流采样电路和多电平模组是否正常的检测，避免任何一路多电平模组的输出会发生故障，更加保证了所述多电平模组并联逆变器的正常并网。
S103、所述控制器获取所述电流采样电路输出的电流采样值，根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述电流采样电路、所述驱动器、所述多电平模组以及所述控制电路是否正常。
在所述短路回路中，所述电流采样电路采样得到的所述电流采样值应该与所述电流指令值满足一定的预设条件，才能据其实现对于所述电流采样电路、所述驱动器、所述多电平模组以及所述控制电路是否正常的判断。所述预设条件此处不做具体限定，可以视其具体的应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
本实施例提供的所述多电平模组并联逆变器的开机自检方法，通过上述步骤可以在所述多电平模组并联逆变器并网前，实现对于所述多电平模组并联逆变器的故障检测，防止并网后故障进一步扩大，避免了故障将会带来的各种损失。
优选的，步骤S102包括：
所述驱动器根据所述控制信号驱动一个所述多电平模组以三电平模式工作；
所述驱动器根据所述控制信号驱动另外一个所述多电平模组以零电平模式工作。
在具体的实际应用中，所述多电平模组还可以采用四电平模组或者五电平模组。所述控制信号可以通过所述驱动器控制所述四电平模组输出四电平电压或者零电平电压，使相应的所述两个四电平模组连接于一个短路回路中；或者，所述控制信号可以通过所述驱动器控制所述五电平模组输出五电平电压或者零电平电压，使相应的所述两个五电平模组连接于一个短路回路中，然后再执行步骤S103。
优选的，步骤S103包括：
所述控制器比较所述电流指令值和所述电流采样值，当所述电流指令值和所述电流采样值的差值小于等于预设阈值时，判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组均正常；当所述电流指令值和所述电流采样值的差值大于预设阈值时，判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组中至少一项存在故障。
在具体的实际应用中，所述电流指令值和所述电流采样值也可以存在一定的允许误差，所述允许误差和所述预设阈值均不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
本发明另一实施例还提供了另外一种多电平模组并联逆变器的开机自检方法，应用于多电平模组并联逆变器，所述多电平模组并联逆变器包括：控制器、驱动器及N个输出端并联的并联模块；N为大于1的正整数；N个所述并联模块均包括：多电平模组、与所述多电平模组的输出端相连的电流采样电路、与所述多电平模组的输出端相连的电感及所述电感的电压采样电路；所述多电平模组并联逆变器的开机自检方法，参见图2，包括：
S101、所述控制器在所述多电平模组并联逆变器并网前，根据电流指令值通过其内部的控制电路生成控制信号并输出至所述驱动器；
S102、所述驱动器根据所述控制信号驱动两个多电平模组进行短路环测试；所述两个多电平模组分别为需要进行检测的两个并联模块中的多电平模组；
S103、所述控制器获取所述电流采样电路输出的电流采样值，根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述电流采样电路、所述驱动器、所述多电平模组以及所述控制电路是否正常。
S104、所述控制器根据所述电压采样电路输出的电压采样信号，得到所述电感的电感值；并将所述电感值与在所述电流指令值下的电感预设值比较，判断所述电感是否正常。
优选的，步骤S104中所述控制器根据所述电压采样电路输出的电压采样信号，得到所述电感的电感值所依据的公式为：
u＝wL×I；
其中，u为所述电压采样信号；I为所述电流指令值；L为所述电感的电感值；w为角频率。
值得说明的是，在具体的应用中，步骤S103和S104的顺序并不做具体限定，两者可以同时进行，得到对于所述电流采样电路、所述驱动器、所述多电平模组、所述控制电路以及所述电感的故障检测结果即可，均在本申请的保护范围内。
本发明另一实施例还提供了一种多电平模组并联逆变器，如图3所示，包括：控制器101、驱动器102及N个输出端并联的并联模块103，在具体应用中还可以包括电容滤波支路和开关；N为大于1的正整数；其中，N个并联模块103均包括：多电平模组301，及与多电平模组301的输出端相连的电流采样电路302；
控制器101的输入端与电流采样电路302的输出端相连。
控制器101在所述多电平模组并联逆变器并网前，根据电流指令值通过其内部的控制电路生成控制信号并输出至驱动器102，通过驱动器102驱动两个多电平模组301进行短路环测试；所述两个多电平模组301分别为需要进行检测的两个并联模块103中的多电平模组301，形成的短路环如图4所示；并获取电流采样电路302输出的电流采样值，根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述控制电路、驱动器102以及两个并联模块102中的电流采样电路302和多电平模组301是否正常。
较佳的，所述控制电路可以采用PWM信号发生电路和信号处理电路；电流采样电路302可以包括电流传感器和电流信号处理电路；多电平模组301为M电平模组，M为大于等于3的正整数，具体可以采用三电平模组。
本实施例提供的所述多电平模组并联逆变器，通过上述过程可以在所述多电平模组并联逆变器并网前，实现对于所述多电平模组并联逆变器的故障检测，防止并网后故障进一步扩大，避免了故障将会带来的各种损失。
优选的，如图3所示，N个并联模块103均还包括：与多电平模组301的输出端相连的电感L及电感L的电压采样电路303；
控制器101的另一输入端还与电压采样电路303的输出端相连，控制器101还用于根据电压采样电路303输出的电压采样信号，得到电感L的电感值，并与在所述电流指令值下的电感预设值比较，判断电感L是否正常。
本实施例内具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多电平模组并联逆变器的开机自检方法，其特征在于，应用于多电平模组并联逆变器，所述多电平模组并联逆变器包括：控制器、驱动器及N个输出端并联的并联模块；N为大于1的正整数；N个所述并联模块均包括：多电平模组，及与所述多电平模组的输出端相连的电流采样电路；所述多电平模组并联逆变器的开机自检方法包括：
所述控制器在所述多电平模组并联逆变器并网前，根据电流指令值通过其内部的控制电路生成控制信号并输出至所述驱动器；
所述驱动器根据所述控制信号驱动两个多电平模组进行短路环测试；所述两个多电平模组分别为需要进行检测的两个并联模块中的多电平模组；
所述控制器获取所述电流采样电路输出的电流采样值，根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组是否正常。
2.根据权利要求1所述的多电平模组并联逆变器的开机自检方法，其特征在于，所述驱动器根据所述控制信号驱动两个所述多电平模组进行短路环测试的步骤包括：
所述驱动器根据所述控制信号驱动一个所述多电平模组以三电平模式工作；
所述驱动器根据所述控制信号驱动另外一个所述多电平模组以零电平模式工作。
3.根据权利要求1所述的多电平模组并联逆变器的开机自检方法，其特征在于，所述控制器根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组是否正常的步骤包括：
所述控制器比较所述电流指令值和所述电流采样值，当所述电流指令值和所述电流采样值的差值小于等于预设阈值时，判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组均正常；当所述电流指令值和所述电流采样值的差值大于预设阈值时，判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组中至少一项存在故障。
4.根据权利要求1至3任一所述的多电平模组并联逆变器的开机自检方法，其特征在于，N个所述并联模块均还包括：与所述多电平模组的输出端相连的电感及所述电感的电压采样电路；所述多电平模组并联逆变器的开机自检方法还包括：
所述控制器根据所述电压采样电路输出的电压采样信号，得到所述电感的电感值；
所述控制器将所述电感值与在所述电流指令值下的电感预设值比较，判断所述电感是否正常。
5.根据权利要求4所述的多电平模组并联逆变器的开机自检方法，其特征在于，所述控制器根据所述电压采样电路输出的电压采样信号，得到所述电感的电感值所依据的公式为：
u＝wL×I；
其中，u为所述电压采样信号；I为所述电流指令值；L为所述电感的电感值；w为角频率。
6.一种多电平模组并联逆变器，其特征在于，包括：控制器、驱动器及N个输出端并联的并联模块；N为大于1的正整数；其中，N个所述并联模块均包括：多电平模组，及与所述多电平模组的输出端相连的电流采样电路；
所述控制器的输入端与所述电流采样电路的输出端相连，所述控制器用于在所述多电平模组并联逆变器并网前，根据电流指令值通过其内部的控制电路生成控制信号并输出至所述驱动器，通过所述驱动器驱动两个多电平模组进行短路环测试，所述两个多电平模组分别为需要进行检测的两个并联模块中的多电平模组；并获取所述电流采样电路输出的电流采样值，根据所述电流指令值和所述电流采样值判断所述控制电路、所述驱动器以及所述两个并联模块中的电流采样电路和多电平模组是否正常。
7.根据权利要求6所述的多电平模组并联逆变器，其特征在于，N个所述并联模块均还包括：与所述多电平模组的输出端相连的电感及所述电感的电压采样电路；
所述控制器的另一输入端还与所述电压采样电路的输出端相连，所述控制器还用于根据所述电压采样电路输出的电压采样信号，得到所述电感的电感值，并与在所述电流指令值下的电感预设值比较，判断所述电感是否正常。
8.根据权利要求6或7所述的多电平模组并联逆变器，其特征在于，所述电流采样电路包括：电流传感器和电流信号处理电路。
9.根据权利要求6或7所述的多电平模组并联逆变器，其特征在于，所述多电平模组为M电平模组，M为大于等于3的正整数。
10.根据权利要求6或7所述的多电平模组并联逆变器，其特征在于，所述控制电路为PWM信号发生电路和信号处理电路。
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