CN115085246A - 供电系统和供电系统的控制方法 - Google Patents

供电系统和供电系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种供电系统以及供电系统的控制方法，该供电系统包括直流电压转换装置、逆变器和二极管，直流电压转换装置包括控制器和直流电压转换电路，控制器用于控制直流电压转换电路接收发电模块输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线向逆变器输出电压；二极管串联在直流母线之上；控制器用于控制直流电压转换电路的输出电压，使得二极管处于导通状态，检测直流母线上的电压，并根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越。本申请提供的供电系统以及供电系统的控制方法，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。

Description

供电系统和供电系统的控制方法
技术领域
本申请涉及电路技术领域，更具体地，涉及一种供电系统以及供电系统的控制方法。
背景技术
高电压穿越(high voltage ride-through，HVRT)是指当电力系统事故引起光伏电站并网点电压升高时，在一定的电压升高范围和时间间隔内保证电站不脱网连续运行的能力。
高电压穿越期间，由于交流电网侧电压快速升高，直流母线上的电压会因为逆变电路的控制环路对脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)调制比的限制而同步提高。此时在故障过程的初期，电压变换电路(例如，升压Boost电路)尚未接收到电网侧故障的信息(例如，交流电网与逆变电路之间电力信号的电压)，电力系统的控制处于最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)正常工作状态。而在电压变换电路接收到电网侧故障的信息，并根据电网侧故障的信息完成直流母线电压控制过程之前，电压变换电路侧直流母线的电压无法跟上逆变电路侧直流母线的电压的提升，这往往会出现直流侧功率无法顺利送出，且功率不可控的情况。
现在已知一种技术，即在直流母线上串联一个二极管，该二极管在电压变换电路输出电能的情况下导通，并且在电压变换电路接收电能的情况下截止。在发生高电压穿越时，该二极管能够迅速反向截止以达到故障隔离的作用。但在此之后，电压变换电路无法准确检测到逆变母线，因此无法快速判断发生高电压穿越。
因此，亟需一种供电系统以及供电系统的控制方法，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
发明内容
本申请提供一种供电系统以及供电系统的控制方法，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
第一方面，提供了一种供电系统，该系统包括直流电压转换装置，包括控制器和直流电压转换电路，该控制器用于控制直流电压转换电路接收发电模块输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线向逆变器输出电压；逆变器，用于通过直流母线接收直流电压转换电路的输出电压，并在进行直流电转交流电之后，向电网供电；二极管，串联在直流母线之上，二极管在直流电压转换电路输出电能的情况下导通，并且在直流电压转换电路接收电能的情况下截止；上述控制器还用于：控制直流电压转换电路的输出电压，以使得二极管处于导通状态；在二极管处于导通状态的情况下，检测直流母线上的电压，并根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越。
根据本申请的方案，直流电压转换装置通过控制直流电压转换电路的输出电压，使得二极管处于导通状态，从而可以根据直流母线上的电压确定是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述控制器具体用于：通过监测直流母线上的电流确定所述二极管是否截止；并在确定所述二极管截止的情况下，迅速控制直流电压转换电路的输出电压，使得二极管两端的电压差大于二极管的导通门限值。
上述控制器具体用于：监测直流母线的当前电压；并在确定直流母线的电压大于或等于第一直流母线电压的情况下，确定供电系统发生高电压穿越，其中，第一直流母线电压大于逆变器的额定交流线电压峰值。
这样，在二极管截止时，直流电压转换装置迅速恢复二极管小电流导通状态，从而可以根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
结合第一方面，在第一方面的另一些实现方式中，上述控制器还用于：在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，控制直流电压转换电路的输出功率为第一功率，其中，第一功率与直流电压转换电路在供电系统发生高电压穿越前的输出功率偏差小于第一功率偏差阈值。
上述控制器具体用于：在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制直流电压转换电路的输出电压和/或输出电流，以使得直流电压转换电路的输出功率为第一功率。
根据本申请的方案，直流电压转换装置在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制直流电压转换电路的输出功率与供电系统发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值，避免了在高电压穿越期间交流电网可能存在的有功功率不平衡的问题，能够满足在电网故障期间输出的有功功率与故障前输出的有功功率不变的技术要求，提高了交流电网的稳定性。
第二方面，提供了一种供电系统，该系统包括：直流电压转换装置，包括第一控制器和直流电压转换电路，第一控制器用于控制直流电压转换电路接收发电模块输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线向逆变器输出电压；逆变器，包括第二控制器和逆变电路，第二控制器用于控制逆变电路通过直流母线接收直流电压转换电路的输出电压，并在进行直流电转交流电之后，向电网供电；二极管，串联在直流母线之上，二极管在直流电压转换电路输出电能的情况下导通，并且在直流电压转换电路接收电能的情况下截止；第一电路，第一电路与二极管并联，第一电路在导通时的电流小于预设的第一电流值；第二控制器还用于在确定电网发生高电压故障的情况下，控制第一电路导通，以及在确定电网未发生高电压故障的情况下，控制第一电路断开；第一控制器还用于检测直流母线上的电压，并根据直流母线的电压，确定供电系统是否发生高电压穿越。
根据本申请的方案，逆变器控制第一电路在电网发生高电压故障的情况下导通以及在未发生高电压故障的情况下断开，从而使得直流电压转换装置可以根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，第一控制器具体用于：监测直流母线的当前电压；并在确定直流母线的电压大于或等于第一直流母线电压的情况下，确定供电系统发生高电压穿越，其中，第一直流母线电压大于逆变器的额定交流线电压峰值。
这样，直流电压转换装置可以根据直流母线上的电压是否大于预设的第一直流母线电压来确定供电系统是否发生高电压穿越，能够快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
结合第二方面，在第二方面的另一些实现方式中，第一控制器还用于：在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，控制直流电压转换电路的输出功率为第一功率，其中，第一功率与直流电压转换电路在供电系统发生高电压穿越前的输出功率偏差小于第一功率偏差阈值。
第一控制器具体用于：在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制直流电压转换电路的输出电压和/或输出电流，以使得直流电压转换电路的输出功率为第一功率。
根据本申请的方案，直流电压转换装置在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制直流电压转换电路的输出功率与供电系统发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值，避免了在高电压穿越期间交流电网可能存在的有功功率不平衡的问题，能够满足在电网故障期间输出的有功功率与故障前输出的有功功率不变的技术要求，提高了交流电网的稳定性。
可选地，第一电路包括防反绝缘栅双极晶体管(insulate-gate bipolartransistor，IGBT)。
第三方面，提供了一种供电系统的控制方法，该方法由供电系统执行，供电系统包括：直流电压转换装置，包括控制器和直流电压转换电路，控制器用于控制直流电压转换电路接收发电模块输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线向逆变器输出电压；逆变器，用于通过直流母线接收直流电压转换电路的输出电压，并在进行直流电转交流电之后，向电网供电；二极管，串联在直流母线之上，二极管在直流电压转换电路输出电能的情况下导通，并且在直流电压转换电路接收电能的情况下截止。
该方法包括：控制器控制直流电压转换电路的输出电压，以使得二极管处于导通状态；控制器在二极管处于导通状态的情况下，检测直流母线上的电压，并根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越。
根据本申请的方案，直流电压转换装置通过控制直流电压转换电路的输出电压，使得二极管处于导通状态，从而可以根据直流母线上的电压确定是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，上述控制器控制直流电压转换电路的输出电压，使得二极管处于导通状态，包括：控制器通过监测直流母线上的电流确定所述二极管截止；并在二极管截止的情况下，控制直流电压转换电路的输出电压，使得二极管两端的电压差大于二极管的导通门限值。
上述控制器检测直流母线上的电压，并根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，包括：控制器监测直流母线的当前电压；并在确定直流母线的电压大于或等于第一直流母线电压的情况下，确定供电系统发生高电压穿越，其中，第一直流母线电压大于逆变器的额定交流线电压峰值。
这样，在二极管截止时，直流电压转换装置迅速恢复二极管小电流导通状态，从而可以根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
结合第三方面，在第三方面的另一些实现方式中，该方法还包括：控制器在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，控制直流电压转换电路的输出功率为第一功率，其中，第一功率与直流电压转换电路在供电系统发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值。
其中，控制器在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，控制直流电压转换电路的输出功率为第一功率，包括：控制器在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制直流电压转换电路的输出电压和/或输出电流，以使得直流电压转换电路的输出功率为第一功率。
根据本申请的方案，直流电压转换装置在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制直流电压转换电路的输出功率与供电系统发生高电压穿越前的输出功率偏差小于第一功率偏差阈值，避免了在高电压穿越期间交流电网可能存在的有功功率不平衡的问题，能够满足在电网故障期间输出的有功功率与故障前输出的有功功率不变的技术要求，提高了交流电网的稳定性。
第四方面，提供了一种供电系统的控制方法，该方法由供电系统执行，供电系统包括：直流电压转换装置，包括第一控制器和直流电压转换电路，第一控制器用于控制直流电压转换电路接收发电模块输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线向逆变器输出电压；逆变器，包括第二控制器和逆变电路，第二控制器用于控制逆变电路通过直流母线接收直流电压转换电路的输出电压，并在进行直流电转交流电之后，向电网供电；二极管，串联在直流母线之上，二极管在直流电压转换电路输出电能的情况下导通，并且在直流电压转换电路接收电能的情况下截止；第一电路，第一电路与二极管并联，第一电路在导通时的电流小于预设的第一电流值。
该方法包括：第二控制器在确定电网发生高电压故障的情况下，控制第一电路导通，以及在确定电网未发生高电压故障的情况下，控制第一电路断开；第一控制器检测直流母线上的电压，并根据直流母线的电压，确定供电系统是否发生高电压穿越。
根据本申请的方案，逆变器控制第一电路在电网发生高电压故障的情况下导通以及在未发生高电压故障的情况下断开，从而使得直流电压转换装置可以根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，上述第一控制器检测直流母线上的电压，并根据直流母线的电压，确定供电系统是否发生高电压穿越，包括：第一控制器监测直流母线的当前电压；并在确定直流母线的电压大于或等于第一直流母线电压的情况下，确定供电系统发生高电压穿越，其中，第一直流母线电压大于逆变器的额定交流线电压峰值。
这样，直流电压转换装置可以根据直流母线上的电压是否大于或等于预设的第一直流母线电压来确定供电系统是否发生高电压穿越，能够快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
结合第四方面，在第四方面的另一些实现方式中，该方法还包括：第一控制器在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，控制直流电压转换电路的输出功率为第一功率，其中，第一功率与直流电压转换电路在供电系统发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值。
其中，第一控制器在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，控制直流电压转换电路的输出功率为第一功率，包括：第一控制器在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制直流电压转换电路的输出电压和/或输出电流，以使得直流电压转换电路的输出功率为第一功率。
根据本申请的方案，直流电压转换装置在确定供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制直流电压转换电路的输出功率与供电系统发生高电压穿越前的输出功率偏差小于第一功率偏差阈值，避免了在高电压穿越期间交流电网可能存在的有功功率不平衡的问题，能够满足在电网故障期间输出的有功功率与故障前输出的有功功率不变的技术要求，提高了交流电网的稳定性。
可选地，第一电路包括防反绝缘栅双极晶体管IGBT。
附图说明
图1是适用于本申请实施例的供电系统的一例结构示意图。
图2是现有的适用于供电系统的一例结构示意图。
图3是本申请实施例的供电系统的一例结构示意图。
图4是本申请实施例的供电系统的另一例结构示意图。
图5是本申请实施例的供电系统的又一例结构示意图。
图6是本申请实施例的供电系统的控制方法的一例示意图。
图7是本申请实施例的供电系统的控制方法的另一例示意图。
图8是本申请实施例的控制设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
为便于理解本申请实施例，下面将结合图1和图2对本申请实施例的应用场景进行介绍。
图1是适用于本申请实施例的供电系统的一例结构示意图。如图1中所示，供电系统100可以产生交流电，并将产生的交流电提供向电网160供电。供电系统100可以包括发电模块110和控制系统101，控制系统101包括直流电压转换装置120、二极管140以及逆变器150。发电模块110可以将产生的电能输出至直流电压转换装置120。直流电压转换装置120可以接收发电模块110输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线130向逆变器150输出电能。逆变器150可以接受直流电压转换装置120的电能，并在进行直流电转交流电之后，向电网供电。发电模块110的电能经过直流电压转换装置120的直流电压转换后输出至直流母线130。直流母线130连接直流电压转换装置120和逆变器150，同时直流电压转换装置120和逆变器150的功率通过直流母线130进行传输。逆变器150可以对电网电压进行监测，当根据电网电压判断电网发生高电压故障时，升高直流母线130电压至某一阈值。直流电压转换装置120对直流母线电压进行检测，当根据母线的电压确定发生高电压穿越的情况下，控制母线电压到更高的阈值，从而保证高电压穿越的实现。
然而，在实际应用中，为避免直流侧短路导致故障扩散，通常在直流母线130上串联一个二极管140。二极管140在直流电压转换装置输出电能的情况下导通，并且在直流电压转换电路接受电能的情况下截止，起到故障隔离的作用。在电网发生高电压故障时，逆变器150侧直流母线130电压升高后，二极管140迅速反向截止，会导致直流电压转换装置120无法准确检测到逆变母线，因此无法快速判断是否发生高电压穿越，也无法准确控制输出功率。
应理解，本申请实施例对电路的连接关系不做限定，在实际应用中，图1中的各个部件之间可能还连接有其他的设备，例如，逆变器150的输出端可以直接接入电网160，也可以通过变压器接入电网160。又例如，发电模块110中仅有光伏(photovoltaic，PV)阵列输入，也可以有其他的能量来源，例如，电池等。
还应理解，在本申请中，直流电压转换装置120的拓扑可以为降压式(Buck)变换器、升压式(Boost)变换器、降升压(Buck-Boost)变换器或升降压(Boost-Buck)变换器，可以是隔离式，也可以是是非隔离式。本申请对直流电压转换装置120或逆变器150的拓扑结构不做限定。例如，直流电压转换装置120可以称为为直流转直流(direct current todirect current，DC/DC)变换器。逆变器150也可以称为功率转换系统(power conversionsystem，PCS)或直流转交流(direct current to alternating current，DC/AC)变换器。
现有的一种适用于供电系统的高电压穿越技术是通过远距离高速通信线告知直流电压转换装置发生高电压穿越，如图2中所示，供电系统200包括发电模块210和控制系统201。在控制系统201中，逆变器250与直流电压转换装置220通过高速通信线270相连，其余结构与图1中所示的供电系统100相同，在此不再赘述。
逆变器250对电网260电压进行监测，当根据电网电压判断电网260发生高电压故障时，通过高速通信线270，告知直流电压转换装置220发生高电压故障，直流电压转换装置220在得知发生高电压故障后，升高直流母线230电压，保证直流侧功率的顺利送出，从而实现高电压穿越。
然而，在实际应用中，当检测到交流电网的电压变化后，传输至电压变换电路，实现对电压变换电路的控制会有很大延迟。例如，一方面，在逆变器250输出功率变化过程中，所需母线电压随电网电压及输出功率变化，此时直流电压转换装置220无法及时调整直流母线230电压，可能会导致功率大幅波动；另一方面，在输出功率上升时，系统输出功率响应速度依赖于直流电压转换装置220直流母线电压环路控制参数，影响功率控制响应速度。此外，此方法需要额外架设高速通信线，带来了额外的设计成本和维护成本，不利于大面积应用。
基于上述原因，本申请提供了一种供电系统，不依赖于高速通信线，并能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
图3示出了本申请实施例提供的供电系统的一例结构示意图。如图3所示，供电系统300包括发电模块310和控制系统301。在控制系统301中，直流电压转换装置320包括控制器321和直流电压转换电路322。其余结构与图1中所示的供电系统100相同，在此不再赘述。
在本申请实施例中，控制器321可以控制直流电压转换电路322接收发电模块310输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线330向逆变器350输出电压。同时，控制器321还可以控制直流电压转换电路322的输出电压，使得二极管340处于导通状态。在二极管340处于导通状态的情况下，控制器321可以参照现有技术，检测直流母线330上的电压，并根据直流母线330上的电压确定供电系统300是否发生高电压穿越。
具体地，控制器321可以监测直流母线330上的电流，在直流母线330上的电流小于二极管340的导通电流的情况下，迅速控制直流电压转换电路322的输出电压，使得二极管340两端的电压差大于导通门限值。例如，当逆变器350监测到电网360发生高电压故障时，将直流母线330的电压升高至第一直流母线电压，其中，第一直流母线电压大于逆变器的额定交流线电压峰值。当逆变器350侧的直流母线电压大于直流电压转换装置320侧的直流母线电压时，直流电压转换电路322接收电能，串联在直流母线330上的二极管340由于正极和负极之间的电压差小于门限电压而迅速截止，使得直流母线330上的电流小于二极管340的导通电流。这时，控制器321可以迅速控制直流电压转换电路322的输出电压，使得二极管340两端的电压差大于导通门限值。在此情况下，控制器321可以监测直流母线330的当前电压，并在确定直流母线330的电压大于或等于第一直流母线电压的情况下，确定供电系统300发生高电压穿越。其中，第一直流母线电压大于逆变器的额定交流线电压峰值。
这样，在二极管截止时，直流电压转换装置迅速恢复二极管小电流导通状态，从而可以根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
应理解，逆变器350具体如何确定电网360发生高电压故障可以根据实际情况设置，也可以参考现有技术，本申请对此不做限定。例如，如果电网电压大于预设电压阈值且达到指定时间(比如2ms)，则确定电网进入高电压故障。
作为一种可能的实现方式，控制器321还可以在确定供电系统300发生高电压穿越的情况下，控制直流电压转换电路322的输出功率。例如，为提高交流电网的稳定性，可以控制直流电压转换电路322的输出功率为第一功率，其中，第一功率与直流电压转换电路322在供电系统300发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值。作为示例而非限定，第一功率可以是控制器321检测到高电压穿越前40ms时直流电压转换电路322的输出功率，第一功率偏差阈值可以为预设值，例如，额定输出功率的10％。即，控制器321可以通过控制直流电压转换电路322的输出电压和/或输出电流，将直流电压转换电路322的输出功率调整为检测到高电压穿越前40ms时的输出功率，其中，偏差值可以是该输出功率的10％。
这样，避免了在高电压穿越期间交流电网可能存在的有功功率不平衡的问题，能够满足在电网故障期间输出的有功功率与故障前输出的有功功率不变的技术要求，提高了交流电网的稳定性。
根据本申请的方案，直流电压转换装置通过控制直流电压转换电路的输出电压，使得二极管处于导通状态，从而可以根据直流母线上的电压确定是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
图4示出了本申请实施例提供的供电系统的另一例结构示意图。如图4所示，供电系统400包括发电模块410和控制系统401。在控制系统401中，直流电压转换装置420包括第一控制器421和直流电压转换电路422，逆变器450包括第二控制器451和逆变电路452，第一电路470与二极管440并联，该第一电路在导通时的电流小于预设第一电流值。其余结构与图1中所示的供电系统100相同，在此不再赘述。
在本申请实施例中，第一控制器421可以控制直流电压转换电路422接收发电模块410输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线430向逆变器450输出电压。第二控制器451用于控制逆变电路452通过直流母线430接收所述直流电压转换电路422的输出电压，并在进行直流电转交流电之后，向电网460供电。第二控制器451还用于在确定电网460发生高电压故障的情况下，控制第一电路470导通，以及在确定电网460未发生高电压故障的情况下，控制第一电路470断开。第一控制器421还用于检测直流母线430上的电压，并根据直流母线430上的电压，确定供电系统400发生高电压穿越。
例如，当逆变器450中的第二控制器451监测到电网460发生高电压故障时，将直流母线430的电压升高至第一直流母线电压，其中，第一直流母线电压大于逆变器的额定交流线电压峰值，例如，该第一直流母线电压可以设定为逆变器的额定交流线电压峰值的1.1倍。当逆变器450侧的直流母线电压大于直流电压转换装置420侧的直流母线电压时，直流电压转换电路422接收电能，串联在直流母线430上的二极管440由于正极和负极之间的电压差小于门限电压而迅速截止。这时，第二控制器451可以迅速控制第一电路470导通，第一电路470在导通时的电流小于预设的第一电流值，以使得系统中的器件不会在第一电路470导通时由于电流过大而被毁坏。第一电流值的大小可根据实践确定，作为示例，该第一电流值小于供电系统的额定电流值。在此情况下，第一控制器421可以监测直流母线430的当前电压，并在确定直流母线430的电压大于或等于第一直流母线电压的情况下，确定供电系统400发生高电压穿越。
这样，在逆变器检测到电网发生高电压故障，抬高母线电压的同时，可以控制第一电路导通，从而使得直流电压转换装置可以根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
应理解，逆变器450具体如何确定电网460发生高电压故障可以根据实际情况设置，也可以参考现有技术，本申请对此不做限定。例如，如果电网电压大于预设电压阈值且达到指定时间(比如2ms)，则确定电网发生高电压故障。
作为一种可能的实现方式，第一控制器421还可以在确定供电系统400发生高电压穿越的情况下，控制直流电压转换电路422的输出功率。例如，为提高交流电网的稳定性，可以控制直流电压转换电路422的输出功率为第一功率，其中，第一功率与直流电压转换电路422在供电系统400发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值。作为示例而非限定，第一功率可以是第一控制器421检测到高电压穿越前40ms时直流电压转换电路422的输出功率，第一功率偏差阈值可以为预设值，例如，额定输出功率的10％。即，第一控制器421可以通过控制直流电压转换电路422的输出电压和/或输出电流，将直流电压转换电路422的输出功率调整为检测到高电压穿越前40ms时的输出功率，其中，偏差值可以是该输出功率的10％。
这样，避免了在高电压穿越期间交流电网可能存在的有功功率不平衡的问题，能够满足在电网故障期间输出的有功功率与故障前输出的有功功率不变的技术要求，提高了交流电网的稳定性。
根据本申请的方案，逆变器控制第一电路在电网发生高电压故障的情况下导通以及在未发生高电压故障的情况下断开，从而使得直流电压转换装置可以根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
在本申请实施例中，第一电路可以有多种结构。例如，图5示出了第一电路一种可能的结构，即第一电路可以是防反绝缘栅双极晶体管IGBT 570。作为一种优选的实现方式，防反IGBT 570可以实现上述图4中所述的第一电路的所有功能。例如，在二极管540截止的情况下，被第二控制器551控制导通，其导通时的电流小于预设的第一电流值，以使得系统中的器件不会由于电流过大而被毁坏。从而使得直流电压转换装置可以根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。当然，第一电路还可以是其他可以使导通电流小于上述预设的第一电流值的电路，本申请不对其进行限定。
图6示出了本申请实施例提供的供电系统的控制方法的一例示意图。该控制方法可由图3中所示的供电系统300中的控制器321执行。
S610，通过监测直流母线上的电流确定二极管是否截止。
具体地，对直流母线330上的电流的监测可以由图3中所示的直流电压转换装置320中具有监测功能的电路实现，例如，图3中所示的位于直流电压转换装置320中的控制器321，实现监测功能的电路或控制器可以与直流母线330具有通信接口，从而实现对直流母线上电流的监测。
当监测到二极管截止的情况下，可以执行步骤S620，控制直流电压转换电路的输出电压，使得二极管两端的电压差大于导通门限值。
当二极管340处于导通状态时，例如，监测到二极管340不截止或执行完步骤S620使得二极管340不截止的情况下，可以执行步骤S630，监测直流母线330当前的电压。
应理解，对直流母线330上的电压进行监测电路或单元可以与上述对电流进行监测的电路或单元相同或不同，本申请实施例不对其进行限定。
这样，能够使二极管340保持导通状态，从而可以根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
S640，根据直流母线上的电压判断是否发生高电压穿越。
具体地，可以根据直流母线330上的电压是否大于或等于第一直流母线电压来确定是否发生高电压穿越，其中，第一直流母线电压大于逆变器的额定交流线电压峰值，例如，该第一直流母线电压可以设定为逆变器的额定交流线电压峰值的1.1倍。在确定直流母线330上的电压小于第一直流母线电压时，确定未发生高电压穿越，则重复执行S630中的步骤，对直流母线330当前的电压进行监测。在确定直流母线330上的电压是否大于或等于第一直流母线电压时，确定发生高电压穿越，继续执行S650中的步骤。
S650，控制直流电压转换电路的输出功率为第一功率。
其中，第一功率与直流电压转换电路322在供电系统300发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值。作为示例而非限定，第一功率可以是控制器321检测到高电压穿越前40ms时直流电压转换电路322的输出功率，第一功率偏差阈值可以为预设值，例如，额定输出功率的10％。即，控制器321可以通过控制直流电压转换电路322的输出电压和/或输出电流，将直流电压转换电路322的输出功率调整为检测到高电压穿越前40ms时的输出功率，其中，偏差值可以是该输出功率的10％。
这样，避免了在高电压穿越期间交流电网可能存在的有功功率不平衡的问题，能够满足在电网故障期间输出的有功功率与故障前输出的有功功率不变的技术要求，提高了交流电网的稳定性。
根据本申请的方案，直流电压转换装置通过控制直流电压转换电路的输出电压，使得二极管处于导通状态，从而可以根据直流母线上的电压确定是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
图7示出了本申请实施例提供的供电系统的控制方法的另一例示意图。该控制方法可由图4中所示的供电系统400中的第一控制器421和第二控制器451协作执行。其中步骤S710、S720和S730由位于逆变器450中的第二控制器451执行，步骤S740、750和S760由位于直流电压转换装置420中的第一控制器421执行。
S710，监测电网电压。
具体地，对电网460电压的监测可以由图4中所示的逆变器450中具有监测功能的电路实现，例如，图4中所示的位于逆变器450中的第二控制器451，实现监测功能的电路或控制器可以与电网460具有通信接口，从而实现对电网电压的监测。
S720，根据电网电压确定是否发生高电压故障。
应理解，第二控制器451具体如何确定电网460发生高电压故障可以根据实际情况设置，也可以参考现有技术，本申请对此不做限定。例如，如果电网电压大于预设电压阈值且达到指定时间(比如2ms)，则确定电网发生高电压故障。
在确定未发生高电压故障时，重复执行步骤S710的操作，对电网460的电压进行监测。而在确定发生高电压故障时，执行步骤S730，控制第一电路导通。
在本申请实施例中，第一电路可以是防反绝缘栅双极晶体管IGBT，也可以是其他可以使导通电流小于预设的第一电流值的电路，该第一电流值可以使得系统中的器件不会在第一电路470导通时由于电流过大而被毁坏。第一电流值的大小可根据实践确定，作为示例，该第一电流值小于供电系统的额定电流值。
按照现有技术，当逆变器450中的第二控制器451监测到电网460发生高电压故障时，将直流母线430的电压升高至第一直流母线电压，其中，第一直流母线电压大于电网的峰值电压。当逆变器450侧的直流母线电压大于直流电压转换装置420侧的直流母线电压时，，直流电压转换电路422接收电能，串联在直流母线430上的二极管440由于正极和负极之间的电压差小于门限电压而迅速截止，使得直流母线430上的电流截止。这时，第二控制器451可以迅速控制第一电路470导通，第一电路470在导通时的电流小于上述预设的第一电流值。
在此情况下，第一控制器421可以执行步骤S740，监测直流母线当前的电压。
具体地，对直流母线430上电压的监测可以由图4中所示的直流电压转换装置420中具有监测功能的电路实现，例如，图4中所示的位于直流电压转换装置420中的第一控制器421，实现监测功能的电路或控制器可以与直流母线430具有通信接口，从而实现对直流母线电压的监测。
S750，根据直流母线的电压判断是否发生高电压穿越。
具体地，可以根据直流母线430上的电压是否大于或等于第一直流母线电压来确定是否发生高电压穿越，其中，第一直流母线电压大于逆变器的额定交流线电压峰值。在确定直流母线430上的电压小于第一直流母线电压时，确定未发生高电压穿越，则重复执行S730中的步骤，对直流母线430当前的电压进行监测。在确定直流母线430上的电压是否大于或等于第一直流母线电压时，确定发生高电压穿越，继续执行S760中的步骤。
S760，控制直流电压转换电路的输出功率为第一功率。
其中，第一功率与直流电压转换电路422在供电系统400发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值。作为示例而非限定，第一功率可以是第一控制器421检测到高电压穿越前40ms时直流电压转换电路422的输出功率，第一功率偏差阈值可以为预设值，例如，额定输出功率的10％。即，第一控制器421可以通过控制直流电压转换电路422的输出电压和/或输出电流，将直流电压转换电路422的输出功率调整为检测到高电压穿越前40ms时的输出功率，其中，偏差值可以是该输出功率的10％。
这样，避免了在高电压穿越期间交流电网可能存在的有功功率不平衡的问题，能够满足在电网故障期间输出的有功功率与故障前输出的有功功率不变的技术要求，提高了交流电网的稳定性。
根据本申请的方案，逆变器控制第一电路在电网发生高电压故障的情况下导通以及在未发生高电压故障的情况下断开，从而使得直流电压转换装置可以根据直流母线上的电压确定供电系统是否发生高电压穿越，能够在实现故障隔离的同时快速实现高电压穿越的检测，提高检测高电压穿越的效率。
图8示出了本申请实施例提供的控制设备的结构示意图。该控制设备包括处理器810、通信接口820。可选地，该控制设备还可以包括存储器830。可选地，存储器830可以包括于处理器810中。其中，处理器810、通信接口820和存储器830通过内部连接通路互相通信，存储器830用于存储指令，处理器810用于执行存储器830存储的指令，以实现本申请实施例提供的控制方法。
可选地，该控制设备可以用于执行图3中的控制器321或图4中第一控制器421和第二控制器451的功能。
可选地，该控制设备还可以用于执行图6或图7中所展示的控制方法。
在本说明书中使用的术语“部件”、“模块”、“系统”等用于表示计算机相关的实体、硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，部件可以是但不限于，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。通过图示，在计算设备上运行的应用和计算设备都可以是部件。一个或多个部件可驻留在进程和/或执行线程中，部件可位于一个计算机上和/或分布在2个或更多个计算机之间。此外，这些部件可从在上面存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可例如根据具有一个或多个数据分组(例如来自与本地系统、分布式系统和/或网络间的另一部件交互的二个部件的数据，例如通过信号与其它系统交互的互联网)的信号通过本地和/或远程进程来通信。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种供电系统，其特征在于，包括：
直流电压转换装置，包括控制器和直流电压转换电路，所述控制器用于控制所述直流电压转换电路接收发电模块输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线向逆变器输出电压；
所述逆变器，用于通过所述直流母线接收所述直流电压转换电路的输出电压，并在进行直流电转交流电之后，向电网供电；
二极管，串联在所述直流母线之上，所述二极管在所述直流电压转换电路输出电能的情况下导通，并且在所述直流电压转换电路接收电能的情况下截止；
所述控制器还用于：
控制所述直流电压转换电路的输出电压，以使得所述二极管处于导通状态；
在所述二极管处于导通状态的情况下，检测所述直流母线上的电压，并根据所述直流母线上的电压确定所述供电系统是否发生高电压穿越。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器具体用于：
通过监测所述直流母线上的电流确定所述二极管是否截止；
在确定所述二极管截止的情况下，控制所述直流电压转换电路的输出电压，使得所述二极管两端的电压差大于所述二极管的导通门限值。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制器具体用于：
监测所述直流母线的当前电压；
在确定所述直流母线的电压大于或等于第一直流母线电压的情况下，确定所述供电系统发生高电压穿越，其中，所述第一直流母线电压大于所述逆变器的额定交流线电压峰值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于：
在确定所述供电系统发生高电压穿越的情况下，控制所述直流电压转换电路的输出功率为第一功率，其中，所述第一功率与所述直流电压转换电路在所述供电系统发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制器具体用于：
在确定所述供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制所述直流电压转换电路的输出电压和/或输出电流，以使得所述直流电压转换电路的输出功率为所述第一功率。
6.一种供电系统，其特征在于，包括：
直流电压转换装置，包括第一控制器和直流电压转换电路，所述第一控制器用于控制所述直流电压转换电路接收发电模块输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线向逆变器输出电压；
所述逆变器，包括第二控制器和逆变电路，所述第二控制器用于控制所述逆变电路通过所述直流母线接收所述直流电压转换电路的输出电压，并在进行直流电转交流电之后，向电网供电；
二极管，串联在所述直流母线之上，所述二极管在所述直流电压转换电路输出电能的情况下导通，并且在所述直流电压转换电路接收电能的情况下截止；
第一电路，所述第一电路与所述二极管并联，所述第一电路在导通时的电流小于预设的第一电流值；
所述第二控制器还用于在确定所述电网发生高电压故障的情况下，控制所述第一电路导通，以及在确定所述电网未发生高电压故障的情况下，控制所述第一电路断开；
所述第一控制器还用于检测所述直流母线上的电压，并根据所述直流母线的电压，确定所述供电系统是否发生高电压穿越。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：
监测所述直流母线的当前电压；
在确定所述直流母线的电压大于或等于第一直流母线电压的情况下，确定所述供电系统发生高电压穿越，其中，所述第一直流母线电压大于所述逆变器的额定交流线电压峰值。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述第一控制器还用于：
在确定所述供电系统发生高电压穿越的情况下，控制所述直流电压转换电路的输出功率为第一功率，其中，所述第一功率与所述直流电压转换电路在所述供电系统发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：
在确定所述供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制所述直流电压转换电路的输出电压和/或输出电流，以使得所述直流电压转换电路的输出功率为所述第一功率。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一电路包括防反绝缘栅双极晶体管IGBT。
11.一种供电系统的控制方法，其特征在于，所述供电系统包括：
直流电压转换装置，包括控制器和直流电压转换电路，所述控制器用于控制所述直流电压转换电路接收发电模块输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线向逆变器输出电压；
所述逆变器，用于通过所述直流母线接收所述直流电压转换电路的输出电压，并在进行直流电转交流电之后，向电网供电；
二极管，串联在所述直流母线之上，所述二极管在所述直流电压转换电路输出电能的情况下导通，并且在所述直流电压转换电路接收电能的情况下截止；
所述方法包括：
所述控制器控制所述直流电压转换电路的输出电压，以使得所述二极管处于导通状态；
所述控制器在所述二极管处于导通状态的情况下，检测所述直流母线上的电压，并根据所述直流母线上的电压确定所述供电系统是否发生高电压穿越。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制器控制所述直流电压转换电路的输出电压，使得所述二极管处于导通状态，包括：
所述控制器通过监测所述直流母线上的电流确定所述二极管是否截止；
所述控制器在确定所述二极管截止的情况下，控制所述直流电压转换电路的输出电压，使得所述二极管两端的电压差大于所述二极管的导通门限值。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制器检测所述直流母线上的电压，并根据所述直流母线上的电压确定所述供电系统是否发生高电压穿越，包括：
所述控制器监测所述直流母线的当前电压；
所述控制器在确定所述直流母线的电压大于或等于第一直流母线电压的情况下，确定所述供电系统发生高电压穿越，其中，所述第一直流母线电压大于所述逆变器的额定交流线电压峰值。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述控制器在确定所述供电系统发生高电压穿越的情况下，控制所述直流电压转换电路的输出功率为第一功率，其中，所述第一功率与所述直流电压转换电路在所述供电系统发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述控制器在确定所述供电系统发生高电压穿越的情况下，控制所述直流电压转换电路的输出功率为第一功率，包括：
所述控制器在确定所述供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制所述直流电压转换电路的输出电压和/或输出电流，以使得所述直流电压转换电路的输出功率为所述第一功率。
16.一种供电系统的控制方法，其特征在于，所述供电系统包括：
直流电压转换装置，包括第一控制器和直流电压转换电路，所述第一控制器用于控制所述直流电压转换电路接收发电模块输出的电能，并在进行直流转换之后，通过直流母线向逆变器输出电压；
所述逆变器，包括第二控制器和逆变电路，所述第二控制器用于控制所述逆变电路通过所述直流母线接收所述直流电压转换电路的输出电压，并在进行直流电转交流电之后，向电网供电；
二极管，串联在所述直流母线之上，所述二极管在所述直流电压转换电路输出电能的情况下导通，并且在所述直流电压转换电路接收电能的情况下截止；
第一电路，所述第一电路与所述二极管并联，所述第一电路在导通时的电流小于预设的第一电流值；
所述方法包括：
所述第二控制器在确定所述电网发生高电压故障的情况下，控制所述第一电路导通，以及在确定所述电网未发生高电压故障的情况下，控制所述第一电路断开；
所述第一控制器检测所述直流母线上的电压，并根据所述直流母线的电压，确定所述供电系统是否发生高电压穿越。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一控制器检测所述直流母线上的电压，并根据所述直流母线的电压，确定所述供电系统是否发生高电压穿越，包括：
所述第一控制器监测所述直流母线的当前电压；
所述第一控制器在确定所述直流母线的电压大于或等于第一直流母线电压的情况下，确定所述供电系统发生高电压穿越，其中，所述第一直流母线电压大于所述逆变器的额定交流线电压峰值。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一控制器在确定所述供电系统发生高电压穿越的情况下，控制所述直流电压转换电路的输出功率为第一功率，其中，所述第一功率与所述直流电压转换电路在所述供电系统发生高电压穿越前的输出功率的偏差小于第一功率偏差阈值。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一控制器在确定所述供电系统发生高电压穿越的情况下，控制所述直流电压转换电路的输出功率为第一功率，包括：
所述第一控制器在确定所述供电系统发生高电压穿越的情况下，通过控制所述直流电压转换电路的输出电压和/或输出电流，以使得所述直流电压转换电路的输出功率为所述第一功率。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一电路包括防反绝缘栅双极晶体管IGBT。
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