CN113904422A - 一种储能逆变器及储能逆变器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能逆变器及储能逆变器系统，所述储能逆变器包括：逆变模块，其用于将其直流侧输入端接收到的直流电压转化为交流电压，并通过其交流侧输出端输出所述交流电压；第一继电器R1，其连接于所述逆变模块的交流侧输出端和中间节点O之间；第二继电器R2，其连接于所述中间节点O和第一交流连接端Grid‑ac之间，所述第一交流连接端Grid‑ac通过电表与市电端相连；第三继电器R3，其连接于所述中间节点O和第二交流连接端backup之间；控制电路，其通过执行检测函数以对所述电表进行连接检测。与现有技术相比，本发明在进行电表的连接检测时，不影响储能逆变器系统的正常工作模式。

Description

一种储能逆变器及储能逆变器系统
【技术领域】
本发明涉及储能逆变器系统领域，尤其是涉及一种具有CT(Currenttransformer，即电流互感器)电表的连接检测功能的储能逆变器及储能逆变器系统。
【背景技术】
请参考图1所示，其为现有技术中的一种储能逆变器系统的结构示意图，其包括太阳能面板PV、电池BAT、储能逆变器Hybrid Inverter、重要负载Load-1、家用负载Load-2、CT电表和市电端Grid。
而CT电表检测到的市电端Grid的买卖电功率用来实时调节电池BAT的充放电功率，从而提高系统的自发自用率。因为市电端Grid的买电或卖电存在方向差异问题，所以需要正确的检测出CT电表的连接，否则系统中电池BAT就会执行异常的充放电功率。
为避免CT电表的异常连接导致储能逆变器系统的电池BAT异常充放电，有的研究是通过控制储能逆变器系统中的电池BAT执行多次不同功率的充电或放电动作，过程中检测CT电表的功率变化是否和执行的充电和放电一致，从而检测出CT电表是否正确连接。此方法违背了储能逆变器系统中CT电表用来平衡电池BAT充放电的机制，而在CT电表的连接检测的这段时间内，储能逆变器也是无法正常调节功率的。
因此，有必要提供一种新的改进方案来克服上述问题。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于提供一种储能逆变器及储能逆变器系统，其可以实现CT电表的连接检测。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种储能逆变器，其包括：逆变模块，其用于将其直流侧输入端接收到的直流电压转化为交流电压，并通过其交流侧输出端输出所述交流电压；第一继电器R1，其连接于所述逆变模块的交流侧输出端和中间节点O之间；第二继电器R2，其连接于所述中间节点O和第一交流连接端Grid-ac之间，所述第一交流连接端Grid-ac通过电表与市电端相连；第三继电器R3，其连接于所述中间节点O和第二交流连接端backup之间；控制电路，其通过执行检测函数以对所述电表进行连接检测；其中，所述第一交流连接端Grid-ac还用于与第二负载相连，所述第二交流连接端backup用于与第一负载相连，所述逆变模块的直流侧输入端与太阳能面板和电池相连。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种储能逆变器系统，其包括：太阳能面板，其用于将太阳能转换为电能；电池，其用于在所述太阳能面板发电过量时，存储多余的电能，在所述太阳能面板发电不足时，输出存储的电能；电表，其用于检测市电端的买卖电功率；储能逆变器，其包括：逆变模块，其用于将其直流侧输入端接收到的直流电压转化为交流电压，并通过其交流侧输出端输出所述交流电压；第一继电器R1，其连接于所述逆变模块的交流侧输出端和中间节点O之间；第二继电器R2，其连接于所述中间节点O和第一交流连接端Grid-ac之间，所述第一交流连接端Grid-ac通过电表与市电端相连；第三继电器R3，其连接于所述中间节点O和第二交流连接端backup之间；控制电路，其通过执行检测函数以对所述电表进行连接检测；其中，所述第一交流连接端Grid-ac还用于与第二负载相连，所述第二交流连接端backup用于与第一负载相连，所述逆变模块的直流侧输入端与太阳能面板和电池相连。
相对于现有技术，本发明中的储能逆变器在进行CT电表的连接检测时，不影响储能逆变器系统的正常工作模式，也不需要增加额外的检测辅助电路，只是在储能逆变器系统的工作过程中，根据CT电表的功能特性通过检测逻辑从而判断出CT电表是否为正接，反接，还是空接，其检测逻辑简单，通用性强。
关于本发明的其他目的，特征以及优点，下面将结合附图在具体实施方式中详细描述。
【附图说明】
结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：
图1为现有技术中的一种储能逆变器系统的结构示意图；
图2为本发明在一个实施例中的储能逆变器系统的结构示意图；
图3为本发明在一个实施例中如图2所示的控制电路对CT电表进行连接检测的流程示意图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。本发明中的“多个”、“若干”表示两个或两个以上。本发明中的“和/或”表示“和”或者“或”。
请参考图2所示，其为本发明在一个实施例中的储能逆变器系统的结构示意图。图2所示的储能逆变器系统包括储能逆变器210、太阳能面板220、电池230、、重要负载(或第一负载)260、家用负载(或第二负载)270、CT(Current transformer，即电流互感器)电表240和市电端250。图2的示意图中的箭头方向代表允许电流的流向，CT电表240检测电流的取向以向市电端250买电为正向，卖电为负向。
储能逆变器210包括逆变模块212、控制电路214、第一继电器R1、第二继电器R2和第三继电器()R3。其中，逆变模块212用于将其直流侧输入端接收到的直流电压转化为交流电压，并通过其交流侧输出端输出所述交流电压；第一继电器R1连接于所述逆变模块212的交流侧输出端和中间节点O之间；第二继电器R2连接于所述中间节点O和第一交流连接端Grid-ac之间，所述第一交流连接端Grid-ac通过CT电表240与市电端250相连；第三继电器R3连接于所述中间节点O和第二交流连接端backup之间；控制电路214通过执行检测函数以对CT电表240进行连接检测；所述第一交流连接端Grid-ac与家用负载(或第二负载)270相连，所述第二交流连接端backup与重要负载(或第一负载)260相连，所述逆变模块212的直流侧输入端与太阳能面板210和电池220相连。
太阳能面板210用于将太阳能转换为电能；电池220用于在所述太阳能面板210发电过量时，存储多余的电能，在所述太阳能面板210发电不足时，输出存储的电能；CT电表240用于检测市电端250的买卖电功率。
以下介绍图2所示的控制电路214对CT电表240进行连接检测的工作原理。
1、在relay check(继电器自检)过程中，即开关R2、R3闭合且开关R1断开的时候，假设所述第一交流连接端Grid-ac或所述第二交流连接端backup有家用负载(或第二负载)270或重要负载(或第一负载)260接入，CT电表240则会检测到正向买电的功率，如果判定到CT电表240为卖电的功率，则考虑CT电表240为反接。为规避采样的误差及防止误报，在一个实施例中，判定卖电功率的阀值使用-100w。
2、以CT电表240的调节机制，在储能逆变器210工作的过程中，用P_inv(0)和P_back(0)功率的变化量来衡量储能逆变器210的第一交流连接端Grid-ac功率的变化。假设第一交流连接端Grid-ac功率正向变大，如果CT电表240空接，则CT电表240的功率没有变化；如果CT电表240反接，则CT电表240调节电池230的放电功率形成正反馈，从而使电池230保持最大功率放电。相应地，如果电池230可以正常的执行充电及放电的切换，在一个实施例中，判定切换次数超过3次，则认定CT电表240为正接。
请参考图3所示，其为本发明在一个实施例中如图2所示的控制电路214对CT电表240进行连接检测的方法的流程示意图。图3所示的控制电路214通过执行检测函数以对所述CT电表240进行连接检测的方法包括如下步骤。
S1(步骤1)，判断当前的储能逆变器系统是否为自发自用模式并且处于并网状态下。若否，即如果储能逆变器系统处于离网状态下，则CT电表240不起作用，也不需要执行下面的检测，即结束连接检测；若是，即如果储能逆变器系统满足自发自用及并网状态的条件，则执行S2(步骤2)。
S2(步骤2)，判断当前所述检测函数执行的状态，如果为start(首次执行)，则运行initial(初始化)所述检测函数；如果为run(继续执行)，则运行ongoing(继续运行)所述检测函数，执行S3(步骤3)；如果为end(结束执行)，则运行finish(完成)所述检测函数。
S3(步骤3)，判断当前的储能逆变器状态是否处于relay check(继电器自检)状态下，若是，即如果满足条件则执行S4(步骤4)；若否，则跳过S4(步骤4)，判断当前的储能逆变器状态是否处于normal(并网发电)状态下，若是，即满足条件则执行S5(步骤5)。
S4(步骤4)，判断P_ct(0)(即CT电表240的当前功率)是否小于-100w(在本实施例中，第一功率阈值为-100w)，若是，即满足条件，则判定CT电表240反接，step设置为end，即结束连接检测。其中，第一功率阈值为负数。
S5(步骤5)，判断当前电池230的状态，如果为空闲状态下(既不是充电也不是放电)则执行S6(步骤6)；如果为放电状态下则执行S8(步骤8)；如果即不是空闲状态也不是放电状态，则执行S10(步骤10)。
S6(步骤6)，判断(P_inv(0)+P_back(0))-(P_inv(1)+P_back(1))是否大于400w(在本实施例中，第二功率阈值为400w)，若是，即如果满足条件则执行S7(步骤7)。其中，P_inv(0)+P_back(0)为第一交流连接端Grid-ac的当前功率检测值；P_inv(1)+P_back(1)为第一交流连接端Grid-ac相对于当前的上一时刻的功率检测值。其中，第二功率阈值为正数。
S7(步骤7),判断abs(P_ct(0)–P_ct(1))是否小于100w(在本实施例中，第三功率阈值为100w)，若是，即如果满足条件，则判定CT电表240空接，step设置为end，即结束连接检测。其中，P_ct(0)为CT电表240的当前功率检测值，P_ct(1)为CT电表240相对于当前的上一时刻的功率检测值；所述第三功率阈值为正数，且第三功率阈值＜第二功率阈值。
S8(步骤8),判断(P_inv(0)+P_back(0))-(P_inv(1)+P_back(1))是否大于400w(在本实施例中，第二功率阈值为400w)，若是，即如果满足条件则执行S9(步骤9)。
S9(步骤9)，判断abs(P_ct(0)–P_ct(1))是否大于300w(在本实施例中，第四功率阈值为300w)，若是，即如果满足条件则判定CT电表240反接，step设置为end，即结束连接检测。其中，第四功率阈值为正数，且第三功率阈值＜第四功率阈值＜第二功率阈值。
S10(步骤10)，判断电池230充放电次数是否超过3次(在本实施例中，预定次数为3次)，若是，即如果满足条件则判定CT电表240正接，step设置为end，即结束连接检测。其中，预定次数为大于1的自然数。
S11(步骤11)，在步骤2的ongoing(继续运行)所述检测函数过程中，每隔1s(在本实施例中，第一预定时间为1s)使用第一交流连接端Grid-ac和电表的当前功率检测值更新一次上一时刻的功率检测值。即判断上一时刻功率检测值更新时间是否超过1s，若是，则使用当前功率检测值更新为上一时刻的功率检测值，例如，UpdateCnt＝0；P_ct(1)＝P_ct(0)；P_inv(1)＝P_inv(0)；P_back(1)＝P_back(0)。
在图2所示的实施例中，所述检测函数为周期性运行函数，每20ms(在本实施例中，第二预定时间为20ms)运行一次。其中，第二预定时间＜第一预定时间。
综上所述，本发明中的储能逆变器在进行CT电表的连接检测时，不影响储能逆变器系统的正常工作模式，也不需要增加额外的检测辅助电路，只是在储能逆变器系统的工作过程中，根据CT电表的功能特性通过检测逻辑从而判断出CT电表是否为正接，反接，还是空接，其检测逻辑简单，通用性强。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种储能逆变器，其特征在于，其包括：
逆变模块，其用于将其直流侧输入端接收到的直流电压转化为交流电压，并通过其交流侧输出端输出所述交流电压；
第一继电器R1，其连接于所述逆变模块的交流侧输出端和中间节点O之间；
第二继电器R2，其连接于所述中间节点O和第一交流连接端Grid-ac之间，所述第一交流连接端Grid-ac通过电表与市电端相连；
第三继电器R3，其连接于所述中间节点O和第二交流连接端backup之间；
控制电路，其通过执行检测函数以对所述电表进行连接检测；
其中，所述第一交流连接端Grid-ac还用于与第二负载相连，所述第二交流连接端backup用于与第一负载相连，所述逆变模块的直流侧输入端与太阳能面板和电池相连。
2.根据权利要求1所述的储能逆变器，其特征在于，
所述控制电路对电表进行连接检测时，包括如下步骤：
步骤1，判断当前的储能逆变器系统是否为自发自用模式并且处于并网状态下，若是，则执行步骤2；若否，则结束连接检测；
步骤2，判断当前所述检测函数执行的状态，如果为首次执行，则运行初始化所述检测函数；如果为继续执行，则运行继续运行所述检测函数，执行步骤3；如果为结束执行，则运行完成所述检测函数；
步骤3，判断当前的储能逆变器状态是否处于继电器自检状态下，若是，则执行步骤4；若否，则跳过步骤4，判断当前的储能逆变器状态是否处于并网发电状态下，若是，则执行步骤5；
步骤4，判断P_ct(0)是否小于第一功率阈值，若是，则判定所述电表反接，结束连接检测，其中，P_ct(0)为电表的当前功率，第一功率阈值为负数；
步骤5，判断当前电池的状态，如果为空闲状态下，则执行步骤6；如果为放电状态下则执行步骤8；如果即不是空闲状态也不是放电状态，则执行步骤10；
步骤6、判断(P_inv(0)+P_back(0))-(P_inv(1)+P_back(1))是否大于第二功率阈值，若是，则执行步骤7。其中，P_inv(0)+P_back(0)为第一交流连接端Grid-ac的当前功率检测值；P_inv(1)+P_back(1)为第一交流连接端Grid-ac相对于当前的上一时刻的功率检测值；第二功率阈值为正数；
步骤7、判断abs(P_ct(0)–P_ct(1))是否小于第三功率阈值，若是，则判定电表空接，结束连接检测，其中，P_ct(0)为电表的当前功率检测值，P_ct(1)为电表相对于当前的上一时刻的功率检测值，所述第三功率阈值为正数，且第三功率阈值＜第二功率阈值；
步骤8、判断(P_inv(0)+P_back(0))-(P_inv(1)+P_back(1))是否大于第二功率阈值，若是，则执行步骤9。
步骤9，判断abs(P_ct(0)–P_ct(1))是否大于第四功率阈值，若是，则判定电表反接，结束连接检测，其中，第四功率阈值为正数，且第三功率阈值＜第四功率阈值＜第二功率阈值；
步骤10，判断电池的充放电次数是否超过预定次数，若是，则判定电表正接，结束检测，其中，预定次数为大于1的自然数。
3.根据权利要求2所述的储能逆变器，其特征在于，
所述控制电路对电表进行连接检测时，还包括如下步骤：
步骤11,在步骤2的继续运行所述检测函数过程中，每隔第一预定时间使用第一交流连接端Grid-ac和电表的当前功率检测值更新一次上一时刻的功率检测值。
4.根据权利要求2所述的储能逆变器，其特征在于，
所述电表为电流互感器；
所述第一功率阈值等于-100W；
所述第二功率阈值等于400W；
所述第三功率阈值等于100W；
所述第四功率阈值等于300W；和/或
所述预定次数等于3。
5.根据权利要求3所述的储能逆变器，其特征在于，
所述检测函数为周期性运行函数，每隔第二预定时间运行一次，
所述第二预定时间＜所述第一预定时间。
6.根据权利要求3所述的储能逆变器，其特征在于，
所述第一预定时间为1s；
所述第二预定时间为20ms。
7.根据权利要求2所述的储能逆变器，其特征在于，
当所述储能继电器处于自检状态时，所述第二继电器R2和第三继电器R3导通，
第一继电器R1关断。
8.一种储能逆变器系统，其特征在于，其包括：
太阳能面板，其用于将太阳能转换为电能；
电池，其用于在所述太阳能面板发电过量时，存储多余的电能，在所述太阳能面板发电不足时，输出存储的电能；
如权利要求1-7任一所述的储能逆变器；
电表，其用于检测市电端的买卖电功率。
9.根据权利要求8所述储能逆变器系统，其特征在于，其包括：
第一负载，其与所述储能逆变器的所述第二交流连接端backup相连；
第二负载，其与所述储能逆变器的所述第一交流连接端Grid-ac相连。
10.根据权利要求9所述储能逆变器系统，其特征在于，
所述第一负载为重要负载；
所述第二负载为家用负载。
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