CN116365587A - 一种抑制变压器磁饱和的方法以及功率变换装置 - Google Patents

一种抑制变压器磁饱和的方法以及功率变换装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种抑制变压器磁饱和的方法以及功率变换装置，功率变换装置包括功率变换电路和控制器，功率变换电路用于将直流电转换为交流电，控制器用于：获取功率变换电路的输出端口的电压和频率；根据电压与频率的比值N，控制功率变换装置处于P&Q工作模式或V/F工作模式。本申请实施例中，根据电压与频率的比值N判断变压器是否发生磁饱和以控制其处于P&Q工作模式或V/F工作模式，能够使得变压器工作在正常工况，脱离磁饱和运行工况，能够有效的避免因磁饱和而发生大电流现象。

Description

一种抑制变压器磁饱和的方法以及功率变换装置
技术领域
本申请实施例涉及电力技术领域，并且更具体地，涉及一种抑制变压器磁饱和的方法以及功率变换装置。
背景技术
新能源发电系统可以利用太阳能、储能系统等产生直流电，然后通过功率变换装置(例如，逆变器)将直流电转换为交流电后，将交流电输出到电网以供电网使用。对应功率变换装置而言，交流并网端除了可以接用电负载之外，还可以接具有升压功能的变压器。如果变压器的高压侧与电网断开，则功率变换装置、用电负载和变压器低压侧之间会形成孤岛效应，孤岛效应极易给电力检修人员及用电设备带来安全隐患，因此功率变换装置配备了防孤岛功能。在孤岛状态下，功率变换装置交流侧的过流问题是影响功率变换装置安全运行的主要因素，而变压器磁饱和时很容易造成功率变换装置的输出电流过流，因此如何在孤岛状态下抑制变压器磁饱和成为了当前亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本申请实施了一种抑制变压器磁饱和的方法以及功率变换装置，功率变换装置可以获取功率变换装置输出端口的电压和频率，并根据电压与频率的比值N判断变压器是否发生磁饱和以控制其处于P&Q工作模式或V/F工作模式，能够使得变压器工作在正常工况，脱离磁饱和运行工况，能够有效的避免因磁饱和而发生大电流现象。
第一方面，提供了一种功率变换装置，该功率变换装置包括控制器和功率变换电路；该功率变换电路用于将直流电转换为交流电，该功率变换电路的输入端口用于连接直流源，该功率变换电路的输出端口通过变压器与电网连接；该控制器用于，获取该功率变换电路的输出端口的电压和频率，根据该电压与频率的比值N，控制该功率变换装置切换至P&Q工作模式或V/F工作模式，该P&Q工作模式为恒功率工作模式，用于控制该功率变换装置的输出端口的有功功率和无功功率，该V/F工作模式为恒电压恒频率工作模式，用于控制该功率变换装置的输出端口的电压和频率。
本申请实施例中，控制器通过获取功率变换装置的输出端口的电压和频率，可以计算得到电压与频率的比值N，并根据N控制功率变换装置的工作模式，使得变压器工作在正常工况，脱离磁饱和运行工况，从而能够有效的避免因变压器磁饱和产生的大电流对于功率变换装置的冲击。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，该控制器具体用于，响应于满足触发条件，控制该功率变换装置切换至该V/F工作模式以将该电压与该频率的比值N调整至小于或等于第一阈值，该触发条件包括该电压与该频率的比值N大于第二阈值，该第二阈值大于或等于第一阈值。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，在该电压与该频率的比值N小于或等于该第一阈值时，该频率的值为L，该控制器还用于，在第一时间点将该频率的值调整为Q，该Q＞该L且该Q大于该电网的额定频率；在第二时间点检测该频率，其中该第二时间点对应的该频率的值为M；响应于该M与该L的差值大于该第三阈值，进行短时封波处理或关机处理；响应于该M与该L的差值小于或等于该第三阈值，控制该功率变换装置切换至P&Q工作模式。
本申请实施例中，可以在将电压与频率的比值N调整至小于或等于第一阈值后，向上调整频率以确定电网是否掉电，在确定造成电压与频率的比值N大于第二阈值的原因是电网掉电后，进行短时封波处理或关机处理，能够消除因电网扰动引起的电压与频率的比值N大于第二阈值的误判。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，该控制器具体用于：响应于该M与该L的差值大于该第三阈值，进行短时封波处理；该控制器还用于，响应于在进行短时封波处理时检测到该电压为0，进行关机处理。
本申请实施例中，通过向上调整频率确定电网掉电后进行短时封波处理，在短时封波处理时通过检测电压是否为0来进一步判断电网是否掉电，可以更加精确的判定电网是否掉电。
结合第一方面的第一种至第三种实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，在该电压与该频率的比值N大于该第二阈值时，该频率的值为O，该控制器还用于，对该频率进行低通滤波处理，其中经过低通滤波处理后的该频率的值为P，该触发条件还包括该O与该P的差值的绝对值大于第三阈值。
本申请实施例中，为了避免功率变换装置在高电压穿越的状态下进行封波处理或关机处理，在触发条件中引入了O与P的差值大于第三阈值来判断功率变换装置是否处于高电压穿越状态，从而可以避免高电压穿越与封波关机处理的冲突。
结合第一方面的第一种至第四种实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，该触发条件还包括该触发条件的持续时长大于或等于第四阈值。
结合第一方面的第一种至第五种实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，该功率变换装置为三相逆变器，该控制器具体用于：获取该三相逆变器的输出端口的三个线电压；对该三个线电压进行锁相环处理以获取该电压和该频率。
结合第一方面的第一种至第六种实现方式，在第一方面的第七种实现方式中，该功率变换装置还包括至少一路带最大功率追踪能力的电路，该至少一路带最大功率追踪能力的电路用于连接多个光伏组件，并用于调整该多个光伏组件的输出电压，以在正常工作时跟踪该多个光伏组件的最大功率工作点，该至少一路带最大功率追踪能力的电路的输出端与该功率变换电路的输入端相连。
第二方面，提供了一种抑制变压器磁饱和的方法，该方法应用于功率变换装置，该方法包括：获取该功率变换装置的输出端口的电压和频率；根据该电压与频率的比值N，控制该功率变换装置切换至P&Q工作模式或V/F工作模式，该P&Q工作模式为恒功率工作模式，用于控制该功率变换装置的输出端口的有功功率和无功功率，该V/F工作模式为恒电压恒频率工作模式，用于控制该功率变换装置的输出端口的电压和频率。
本申请实施例中，功率变换装置通过获取功率变换装置的输出端口的电压和频率，可以计算得到电压与频率的比值N，并根据N控制功率变换装置的工作模式，使得变压器工作在正常工况，脱离磁饱和运行工况，从而能够有效的避免因变压器磁饱和产生的大电流对于功率变换装置的冲击。
结合第二方面，在第二方面的第一种实现方式中，该根据该电压与频率的比值N，控制该功率变换装置处于P&Q工作模式或V/F工作模式，包括：响应于满足触发条件，控制该功率变换装置切换至该V/F工作模式以将该电压与频率的比值N调整至小于或等于第一阈值，该触发条件包括该电压与频率的比值N大于第二阈值，该第二阈值大于或等于该第一阈值。
结合第二方面的第一种实现方式，在第二方面的第二种实现方式中，在该电压与频率的比值N小于或等于该第一阈值时，该频率的值为L，该方法还包括：在第一时间点将该频率的值调整为Q，该Q＞该L且该Q大于该电网的额定频率；在第二时间点检测该频率，其中该第二时间点对应的该频率的值为M；响应于该M与该L的差值大于该第三阈值，进行短时封波处理或关机处理；响应于该M与该L的差值小于或等于该第三阈值，则控制该功率变换装置切换至P&Q工作模式。
本申请实施例中，可以在将电压与频率的比值N调整至小于或等于第一阈值后，向上调整频率以确定电网是否掉电，在确定造成电压与频率的比值N大于第二阈值的原因是电网掉电后，进行短时封波处理或关机处理，能够消除因电网扰动引起的电压与频率的比值N大于第二阈值的误判。
结合第二方面的第二种实现方式，在第二方面的第三种实现方式中，响应于该M与该L的差值大于该第三阈值，进行短时封波处理或关机处理，包括：响应于该M与该L的差值大于该第三阈值，进行短时封波处理；该方法还包括：响应于在进行短时封波处理时检测到该电压变为0，进行关机处理。
本申请实施例中，通过向上调整频率确定电网掉电后进行短时封波处理，在短时封波处理时通过检测电压是否为0来进一步判断电网是否掉电，可以更加精确的判定电网是否掉电。
结合第二方面的第一种至第三种实现方式，在第二方面的第四种实现方式中，在该电压与频率的比值N大于该第二阈值时，该频率的值为O，该方法还包括：对该频率进行低通滤波处理，其中经过低通滤波处理后的该频率的值为P，该触发条件还包括该O与该P的差值的绝对值大于第三阈值。
本申请实施例中，为了避免功率变换装置在高电压穿越的状态下进行封波处理或关机处理，在触发条件中引入了O与P的差值大于第三阈值来判断功率变换装置是否处于高电压穿越状态，从而可以避免高电压穿越与封波关机处理的冲突。
结合第二方面的第一种至第四种实现方式，在第二方面的第五种实现方式中，该触发条件还包括该触发条件的持续时长大于或等于第四阈值。
第三方面，提供了一种电力系统，该电力系统包括直流源、电网以及如第一方面及第一方面中任一种实现方式中的功率变换装置，其中该直流源与该功率变换装置的输入端口连接，该功率变换装置的输入端口与该电网连接，该直流源用于产生直流电，该功率变换装置用于对该直流电转换为交流电，并将得到的交流电输入到该电网。
附图说明
图1是本申请实施例的功率变换装置的示意性框图。
图2是本申请实施例的电力系统的示意图。
图3是本申请实施例提供的另一种电力系统的示意图。
图4是功率变换装置发生孤岛效应时的电压变化示意图。
图5是本申请实施例提供的一种抑制变压器磁饱和方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
图1是本申请实施例的功率变换装置的示意性框图。图1所示的功率变换装置100包括：功率变换电路111和控制器112，其中功率变换电路111的输入端口用于连接直流源，功率变换电路111的输出端口通过变压器与电网连接。功率变换电路111用于将直流电转换为交流电。
示例性的，功率变换装置可以是逆变器、储能变流器(power conversion system，PCS)等。
可选地，在一些实施例中，功率变换装置100的输出端口与电网之间还可以接用电负载，功率变换装置100可以通过功率变换电路111将直流电转换为交流电，并经过变压器的处理后将交流电传输给用电负载以使该用电负载可以正常工作。
图2是本申请实施例提供了一种电力系统的示意图，如图2所示，该电力系统包括：直流源、功率变换装置、变压器以及电网。功率变换装置的一端连接直流源，另一端通过变压器与电网连接。当电网和功率变换装置都正常运行时，功率变换装置可以将直流源输入的直流电转换为交流电并入电网。该直流源可以是光伏阵列、风力发电直流源或者储能系统等。在图2所示的电力系统中，功率变换装置可以是逆变器，若直流源为光伏阵列，逆变器对应的为光伏逆变器。为了对光伏组件产生的直流电进行整流，还可以在电力系统中设置整流器，该整流器连接在光伏组件的输出端口和光伏逆变器的输入端口之间，该整流器用于对光伏组件产生的直流电进行整流，并将整流后得到的直流电输入到光伏逆变器。
图3是本申请实施例提供了另一种电力系统的示意图，如图3所示，该电力系统包括多个直流源和多个功率变换装置，该多个功率变换装置并联后通过变压器与电网连接。当电网与多个功率变换装置正常运行时，多个直流源输入的直流电经过各自对应的功率变换装置转换为交流电并入电网。图5所示的电力系统中，该多个直流源可以是相同类型的直流源，也可以是不同类型的直流源，每一个直流源的类型与该直流源对应的功率变换装置的类型相匹配。
目前，当功率变换装置确定发生孤岛效应时，可以进行封波处理或关机处理，从而间接的防止变压器长时间处于磁饱和运行状态。具体的，如图4所示，功率变换装置可以检测输出端口的电压来判断是否发生孤岛效应，当功率变换装置的输出端口的电压超过阈值OV且持续时长达到Td1后，功率变换装置可以进行过压保护，例如封波处理或关机处理。
然而，上述方案中存在以下不足之处：(1)若在Td1内变压器因磁饱和产生了大电流，功率变换装置不会做任何保护措施，可能会造成功率变换装置的损坏。(2)功率变换装置的封波关机功能与高电压穿越功能冲突，若功率变换装置处于高电压穿越状态时，功率变换装置无法封波关机，则变压器可能长时间处于磁饱和状态，进而可能产生大电流造成功率变换装置的损坏。(3)功率变换装置的输出端口的电压与频率的比值过大也有可能造成变压器处于磁饱和状态，因此若仅是检测功率变换装置的输出端口的电压，无法全面覆盖变压器发生磁饱和时对应的运行工况。
基于此，本申请实施例提供了一种功率变换装置以及抑制变压器磁饱和的方法，能够精准快速的判断变压器是否处于磁饱和运行工况，并可以通过调整输出端口的电压和/或频率以使变压器脱离磁饱和运行工况。
在介绍本申请实施例之前，首先介绍几个与本申请实施例可能涉及的几个概念。
P&Q工作模式：又被称为恒功率工作模式，在该工作模式下，控制器112可以控制功率变换装置100的输出的有功功率和无功功率等于其参考功率。
V/F工作模式：又被称为恒压恒频工作模式，在该工作模式下，可以设定输出端口的电压和频率的调整目标值，并根据电压的调整目标值控制电压使电压的值等于电压的调整目标值，根据频率的调整目标值控制频率使频率的值等于频率的调整目标值，而输出的有功功率和无功功率由负荷决定，V/F工作模式常用于孤岛模式中。换句话说，在该工作模式下，针对不同的运行工况，功率变换装置100可以控制其输出端口的电压的值和频率的值分别等于电压的调整目标值和频率的调整目标值，且电压的调整目标值和频率的调整目标值是可以改变的。
由图1可知，本申请实施例的功率变换装置100包括功率变换电路111和控制器112，其中控制器112用于获取功率变换装置100的输出端口的电压和频率；控制器112还用于根据输出端口的电压与频率的比值N，控制功率变换装置100处于P&Q工作模式或V/F工作模式。
本申请实施例中，控制器112通过获取功率变换装置100的输出端口的电压和频率，可以计算得到电压与频率的比值N，并根据N控制功率变换装置的工作模式，使得变压器工作在正常工况，脱离磁饱和运行工况，从而能够有效的避免因变压器磁饱和产生的大电流对于功率变换装置的冲击。
可选地，在一些实施例中，控制器112在确定满足触发条件时，控制功率变换装置100切换至V/F工作模式，在该V/F工作模式下，控制器112可以调整电压和/或频率以使得电压与频率的比值小于或等于第一阈值，其中，该触发条件包括电压与频率的比值大于第二阈值，该第二阈值可以与第一阈值相等，也可以大于第一阈值。
应理解，第一阈值可以是预先设定好的值。例如，第一阈值为1.1标幺值(perunit，pu)，其对应的基准值为额定电网相电压的峰值与电网的额定频率的比值，换句话说，额定电网相电压的峰值与电网的额定频率的比值为1pu。类似的，第二阈值可以是预先设定好的值。例如，第二阈值可以是1.2pu，其对应的基准值为额定电网相电压的峰值与电网的额定频率的比值。
具体的，本申请实施例中，控制器112根据功率变换装置100的输出端口的电压与频率的比值N是否大于第二阈值来判断变压器是否处于磁饱和工况，在电压与频率的比值N大于第二阈值时，控制器112确定变压器处于磁饱和工况，则控制器112可以将功率变换装置100的工作模式由P&Q工作模式切换至V/F工作模式，在V/F工作模式下，控制器112可以调整电压和/或频率以使得电压与频率的比值小于或等于第一阈值，该第一阈值对应非磁饱和工况，从而使得变压器脱离了磁饱和工况。
可选地，在一些实施例中，功率变换装置100可以是三相逆变器，控制器112可以获取该三相逆变器的输出端口的三个线电压，该三个线电压分别为Uab、Ubc、Uca、控制器112对该三个线电压进行锁相环处理以得到线电压的正序分量(也可以称为正序电压)和频率，控制器112将经过锁相环处理得到的正序电压和频率作为输出端口的电压和频率。
需要说明的是，本申请实施例中对于控制器112采用的锁相环的方法不作限定，可以有以下几种示例。
示例性的，控制器112通过锁相环电路对上述三个线电压进行锁相环处理以得到线电压的正序分量和频率。
示例性的，控制器112通过软件锁相环算法对上述三个线电压进行锁相环处理以得到线电压的正序分量和频率。
还需要说明的是，本申请实施例中对于控制器112检测该三相逆变器的输出端口的线电压的方法不作限定，可以有以下几种示例。
示例性的，控制器112通过电阻与运算放大器进行差分采样以得到输出端口的线电压。
示例性的，控制器112通过线性光电耦合器采样以得到输出端口的线电压。
示例性的，控制器112通过霍尔电压传感器采样以得到输出端口的线电压。
可选地，在一些实施例中，功率变换装置100可以是三相逆变器，控制器112可以获取该三相逆变器的输出端口的三个线电压，该三个线电压分别为Uab、Ubc、Uca，控制器112根据上述三个线电压计算上述三个线电压的均值，并将上述三个线电压的均值确定为该三相逆变器的输出端口的电压。在该实施例中，控制器112可以直接获取该三相逆变器的输出端口的频率。例如，控制器112可以通过过零检测电路检测该三相逆变器的输出端口的频率。
可选地，在一些实施例中，功率变换装置100可以是单相逆变器，控制器112可以获取该单相逆变器的输出端口的相电压，将该相电压确定为单相逆变器的输出端口的电压，并对该相电压进行锁相环处理以确定频率，或控制器112可以通过过零检测电路等方法直接获取该单相逆变器的输出端口的频率。
控制器112确定满足触发条件，将功率变换装置切换至V/F工作模式后，可以通过调整电压和/或频率以使电压与频率的比值N小于或等于第一阈值。控制器112在调整电压和/或频率时，可以先确定电压和频率的调整目标值，然后将电压调整到电压的调整目标值，将频率调整到频率的调整目标值，下文将称电压的调整目标值为第一调整目标值，频率的调整目标值为第二调整目标值。
功率变换装置100为三相逆变器且电压为线电压的正序分量时，第一调整目标值可以是该三相逆变器在满足触发条件之前的A个工频周期的线电压的正序分量的滑动平均值，其中A≥1且为整数。类似的，第二调整目标值可以是三相逆变器在满足触发条件之前的B个工频周期的频率的滑动平均值，其中B≥1且为整数，B可以与A相等，也可以不与A相等。
进一步的，若A个工频周期的线电压的正序分量的滑动平均值与B个工频周期的频率的滑动平均值的比值大于第二阈值时，则第一调整目标值和第二调整目标值可以是预先设定好的值。例如，可以预先设定第一调整目标值为1.1pu，其对应的基准值为额定电网相电压的峰值，第二调整目标值可以是电网的额定频率。
功率变换装置100为单相逆变器时，第一调整目标值可以是该单相逆变器在满足触发条件之前的C个工频周期的相电压的滑动平均值，其中C≥1且为整数。类似的，第二调整目标值可以是该单相逆变器在满足触发条件之前的D个工频周期的频率的滑动平均值，其中D≥1且为整数，D可以与C相等，也可以不与C相等。
进一步的，当C个工频周期的相电压的滑动平均值与D个工频周期的频率的滑动平均值的比值大于第二阈值时，第一调整目标值和第二调整目标值可以是预先设定好的值。例如，第一调整目标值可以是1.1pu，其对应的基准值为额定电网相电压的峰值，第二调整目标值可以是电网的额定频率。
需要说明的是，本申请实施例中对于控制器112调整电压和/或频率的方法不作限定，例如控制器112可以通过电流环控制方法、电压环控制方法等方法调整电压和/或频率。
示例性的，控制器112可以通过电流环控制方法调整电压和/或频率。控制器112包括脉冲宽度变调(pulse widthmodulation，PWM)电路(图3中未示出)，控制器112确定第一调整目标值和第二调整目标值后，可以根据第一调整目标值和第二调整目标值确定电流参考值，并通过电流环控制输出调制波至PWM电路，PWM电路可以根据该调制波调整电压和/或频率。
可选地，在一些实施例中，控制器112在调整电压和/或频率以使电压与频率的比值N小于第一阈值之后，频率的值为L，控制器112还可以在第一时间点将频率的值调整为Q，Q大于L且Q大于电网的额定频率，并在第二时间点检测频率，其中在第二时间点对应的频率的值为M，若控制器112检测到M与L的差值大于第三阈值，则进行短时封波处理或关机处理，若控制器112检测到M与L的差值小于或等于第三阈值，则控制功率变换装置切换至P&Q工作模式。
具体的，电压与频率的比值N大于第二阈值可能是电网掉电或电网扰动造成的，为了进一步的判断电压与频率的比值N大于第二阈值的原因，可以检测电网是否真实掉电。本申请实施例中，可以在第一时间点将频率调整为Q，Q大于L，Q与L的差值大于第三阈值，并在第二时间点测得频率的值为M，当M与L的差值大于第三阈值，控制器112可以确定造成电压与频率的比值N大于第二阈值的原因可能是电网真实掉电，则可以进行短时封波处理或关机处理，当M与L的差值小于或等于第三阈值，控制器112可以确定造成电压与频率的比值N大于第二阈值的原因可能是电网扰动，则控制功率变换装置切换至P&Q工作模式。因为在电网未掉电时，即使控制器112在第一时间点将频率的值向上调整为Q，但由于电网的钳制作用且Q大于电网的额定频率，控制器112无法成功的将频率的值保持在Q不变，即频率的值会发生回落，因此控制器112可以在第二时间点检测频率，该第二时间点的频率的值为M，若M与L的差值小于或等于第三阈值，可以认为电网未掉电。相反的，若M与L的差值大于第三阈值，可以认为电网真实掉电。
应理解，第三阈值可以是预先设定好的值，例如第三阈值为0.5Hz。
进一步的，在一些实施例中，控制器112在检测到M与L的差值大于第三阈值，进行短时封波处理，若在进行短时封波处理时检测到电压为0，则控制器112可以进行关机处理。
在控制器112进行短时封波处理时，若电网真实掉电，电压为0，则控制器112可以进行关机处理。
可选地，在一些实施例中，电压与频率的比值N大于第二阈值时，频率的值为O，控制器112还可以对频率进行低通滤波处理，经过低通滤波处理后的频率的值为P，触发条件还包括O与P的差值的绝对值大于第三阈值，即在该实施例中，当电压与频率的比值大于第二阈值且O与P的差值的绝对值大于第三阈值时，控制器112控制功率变换装置100切换至V/F工作模式。
需要说明的是，本申请实施例中对于进行低通滤波处理时的时间常数可以不作限定，例如，时间常数可以在
Figure BDA0004164206500000081
之间。
还需要说明的是，本申请实施例中对于低通滤波的方法不作限定，可以有以下几种示例。
示例性的，控制器112可以通过低通滤波电路对频率进行低通滤波处理。
示例性的，控制器112可以通过软件低通滤波算法对频率进行低通滤波处理。
本申请实施例中，为了避免功率变换装置在高电压穿越的状态下进行封波处理或关机处理，在触发条件中引入了O与P的差值大于第三阈值来判断功率变换装置是否处于高电压穿越状态，从而可以避免高电压穿越与封波关机处理的冲突。
可选地，在一些实施例中，触发条件还包括触发条件的持续时长大于或等于第四阈值。
例如，触发条件可以是电压与频率的比值N大于第二阈值且持续时长大于或等于第四阈值。
再例如，触发条件可以是电压与频率的比值N大于第二阈值，频率与经过低通滤波处理后的频率之差的绝对值大于第三阈值且持续时长大于或等于第四阈值。
应理解，第四阈值可以是预先设定好的值，例如第四阈值为三个工频周期。
可选地，在一些实施例中，该功率变换装置100还包括至少一路带最大功率追踪能力的电路，该至少一路带最大功率追踪能力的电路用于最大功率点追踪(maximum powerpoint tracking，MPPT)，该至少一路带最大功率追踪能力的电路用于连接光伏组件，并调整该光伏组件的输出电压，以在正常工作时跟踪光伏组件的最大功率工作点。该至少一路带最大功率追踪能力的电路的输出端与功率变换电路111的输入端相连。
应理解，上述光伏组件是指利用半导体材料在光照条件下发生的光生伏特效应(photovoltaic)将太阳能直接转换为电能的器件。上述光伏组件还可以称为光伏阵列、太阳能面板等，本申请实施例对此不作限制。
图5是本申请实施例提供的一种抑制变压器磁饱和方法500的示意性流程图，该方法应用于功率变换装置，如图5所示，该方法500包括：
S501，获取功率变换装置的输出端口的电压和频率。
S502，判断电压与频率的比值N是否满足触发条件。
具体的，功率变换装置获取其自身的输出端口的电压和频率，并根据获取到的电压和频率计算得到电压与频率的比值N，判断电压与频率的比值N是否满足触发条件，当不满足触发条件时，进行S503，当满足触发条件时，进行S504。
可选地，在一些实施例中，触发条件包括电压与频率的比值大于第二阈值。
可选地，在一些实施例中，功率变换装置可以是三相逆变器，该逆变器检测其自身的输出端口的三个线电压，对该三个线电压进行锁相环处理得到电压正序分量和频率，将该电压正序分量确定为输出端口的电压，将经过锁相环处理得到的频率确定为输出端口的频率。
可选地，在一些实施例中，功率变换装置可以是单相逆变器，该逆变器检测其自身的输出端口的相电压和频率，将该相电压和频率确定为输出端口的电压和频率。
S503，控制功率变换装置处于P&Q工作模式。
功率变换装置在确定电压与频率的比值N小于或等于第二阈值时，可以控制功率变换装置处于P&Q工作模式，即功率变换装置在确定变压器处于非磁饱和工况时，可以使其处于P&Q工作模式以控制有功功率和无功功率。针对功率变换装置控制其处于P&Q工作模式，可以有以下几种可能的实现方式：
一种可能的实现方式，功率变换装置在S503之前处于V/F工作模式，则在进行S503时，功率变换装置可以从V/F工作模式切换至P&Q工作模式。
一种可能的实现方式，功率变换装置在S503之前已经处于P&Q工作模式，则在进行S503时，功率变换装置可以保持其处于P&Q工作模式。
S504，控制功率变换装置切换至V/F工作模式以将电压与频率的比值N调整至小于或等于第一阈值，其中频率的值为L。
功率变换装置在确定电压与频率的比值N大于第二阈值时，可以控制功率变换装置由P&Q工作模式切换至V/F工作模式，在该V/F工作模式下，功率变换装置可以调整电压和/或频率，从而使得电压与频率的比值N小于或等于第一阈值。
应理解，针对第一阈值和第二阈值的描述可以参见上文，为了简介，在此不再赘述。
功率变换装置在调整电压和/或频率时，可以先确定电压和频率的调整目标值，然后将电压调整到第一调整目标值，将频率调整到第二调整目标值。
可选地，在一些实施例中，功率变换装置100为三相逆变器且电压为线电压的正序分量时，第一调整目标值可以是该三相逆变器在满足触发条件之前的A个工频周期的线电压的正序分量的滑动平均值，其中A≥1且为整数。类似的，第二调整目标值可以是三相逆变器在满足触发条件之前的B个工频周期的频率的滑动平均值，其中B≥1且为整数，B可以与A相等，也可以不与A相等。
进一步的，若A个工频周期的线电压的正序分量的滑动平均值与B个工频周期的频率的滑动平均值的比值大于第二阈值时，则第一调整目标值和第二调整目标值可以是预先设定好的值。例如，可以预先设定第一调整目标值为1.1pu，其对应的基准值为额定电网相电压的峰值，第二调整目标值可以是电网的额定频率。
可选地，在一些实施例中，功率变换装置100为单相逆变器时，第一调整目标值可以是该单相逆变器在满足触发条件之前的C个工频周期的相电压的滑动平均值，其中C≥1且为整数。类似的，第二调整目标值可以是该单相逆变器在满足触发条件之前的D个工频周期的频率的滑动平均值，其中D≥1且为整数，D可以与C相等，也可以不与C相等。
进一步的，当C个工频周期的相电压的滑动平均值与D个工频周期的频率的滑动平均值的比值大于第二阈值时，第一调整目标值和第二调整目标值可以是预先设定好的值。例如，第一调整目标值可以是1.1pu，其对应的基准值为额定电网相电压的峰值，第二调整目标值可以是电网的额定频率。
可选地，在一些实施例中，在S504之后，频率的值为L，L与电网的额定频率相等，该方法500还包括：
S505，在第一时间点将频率的值调整为Q，Q＞L；
S506，在第二时间点检测频率，第二时间点对应的频率的值为M。
S507，判断M与L的差值是否大于第三阈值。
具体的，功率变换装置切换至V/F工作模式后，可以使得电压与频率的比值N小于或等于第一阈值，此时频率的值为L，为了进一步的判断电网是否真实掉电，功率变换装置在第一时间点将频率的值调整为Q，Q大于L且Q大于电网的额定频率，并检测到在第二时间点的频率的值为M，通过判断M与L的差值是否大于第三阈值来判断电网是否掉电，若M与L的差值小于或等于第三阈值，电网可能未掉电，造成电压与频率的比值N大于第二阈值的原因可能时电网扰动，则进行S508，若M与L的差值大于第三阈值，电网可能掉电，从而造成电压与频率的比值N大于第二阈值，则进行S509。
第三阈值可以是预先设定好的值，例如第三阈值为0.5Hz。
S508，控制功率变换装置切换至P&Q工作模式。
具体的，功率变换装置确定造成电压与频率的比值N大于第二阈值的原因可能是电网的扰动，则可以将其由V/F工作模式切换至P&Q工作模式以控制有功功率和无功功率。
S509，进行短时封波处理或关机处理。
具体的，功率变换装置确定造成电压与频率的比值N大于第二阈值的原因可能是电网掉电，则可以进行短时封波处理或关机处理以避免孤岛。
可选地，在一些实施例中，S509，进行短时封波处理或关机处理，包括：
进行短时封波处理，该方法500还包括：
若在进行短时封波处理时检测到电压为0，则进行关机处理。
具体的，功率变换装置在确定M与L的差值大于第三阈值时，可以先进行短时封波处理，并在短时封波处理时检测输出端口的电压，若检测到电压为0，则再进行关机处理。
可选地，在一些实施例中，触发条件还包括电压与频率的比值大于N的持续时长大于或等于第四阈值，即触发条件为电压与频率的比值N大于第二阈值且持续时长大于或等于第四阈值。
可选地，在一些实施例中，在电压与频率的比值N大于第二阈值时，频率的值为O，该方法500还包括：
对频率进行低通滤波处理。
功率变换装置可以对频率进行低通滤波处理，经过低通滤波处理后的频率的值为P，在该实施例中，触发条件还包括O与P的差值的绝对值大于第三阈值，即触发条件为电压与频率的比值N大于第二阈值且O与P的差值的绝对值大于第三阈值。
可选地，在一些实施例中，触发条件为电压与频率的比值大于N以及O与P的差值的绝对值大于第三阈值，且持续时长大于或等于第四阈值。
基于上述技术方案，功率变换装置可以精准的确定变压器是否运行在磁饱和工况，当确定变压器运行在磁饱和工况时，可以将工作模式切换为V/F工作模式以调整电压和/或频率，以使变压器脱离磁饱和工况，从而抑制了变压器的磁饱和的发生。此外，功率变换装置可以通过向上调整频率以判断电网是否真实掉电，在确定掉电时，可以短时封波或关机，避免了孤岛效应的发生。
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 (14)

1.一种功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置包括控制器和功率变换电路；
所述功率变换电路的输入端口用于连接直流源，所述功率变换电路的输出端口通过变压器与电网连接；
所述控制器用于，获取所述功率变换电路的输出端口的电压和频率，根据所述电压与所述频率的比值N，控制所述功率变换装置切换至P&Q工作模式或V/F工作模式，所述P&Q工作模式为恒功率工作模式，用于控制所述功率变换装置的输出端口的有功功率和无功功率，所述V/F工作模式为恒电压恒频率工作模式，用于控制所述功率变换装置的输出端口的电压和频率。
2.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述控制器具体用于，响应于满足触发条件，控制所述功率变换装置切换至所述V/F工作模式以将所述电压与所述频率的比值N调整至小于或等于第一阈值，所述触发条件包括所述电压与所述频率的比值N大于第二阈值，所述第二阈值大于或等于第一阈值。
3.根据权利要求2所述的功率变换装置，其特征在于，在所述电压与所述频率的比值N小于或等于所述第一阈值时，所述频率的值为L，所述控制器还用于，在第一时间点将所述频率的值调整为Q，所述Q＞所述L且所述Q大于所述电网的额定频率；
在第二时间点检测所述频率，其中所述第二时间点对应的所述频率的值为M；
响应于所述M与所述L的差值大于所述第三阈值，进行短时封波处理或关机处理；
响应于所述M与所述L的差值小于或等于所述第三阈值，控制所述功率变换装置切换至P&Q工作模式。
4.根据权利要求2所述的功率变换装置，其特征在于，所述控制器具体用于，响应于所述M与所述L的差值大于所述第三阈值，进行短时封波处理；
所述控制器还用于，响应于在进行短时封波处理时检测到所述电压为0，进行关机处理。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，在所述电压与所述频率的比值N大于所述第二阈值时，所述频率的值为O，所述控制器还用于，对所述频率进行低通滤波处理，其中经过低通滤波处理后的所述频率的值为P，所述触发条件还包括所述O与所述P的差值的绝对值大于第三阈值。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述触发条件还包括所述触发条件的持续时长大于或等于第四阈值。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置为三相逆变器，所述控制器具体用于：
获取所述三相逆变器的输出端口的三个线电压；
对所述三个线电压进行锁相环处理以获取所述电压和所述频率。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置还包括至少一路带最大功率追踪能力的电路，所述至少一路带最大功率追踪能力的电路用于连接多个光伏组件，并用于调整所述多个光伏组件的输出电压，以在正常工作时跟踪所述多个光伏组件的最大功率工作点，所述至少一路带最大功率追踪能力的电路的输出端与所述功率变换电路的输入端相连。
9.一种抑制变压器磁饱和的方法，其特征在于，所述方法应用于功率变换装置，所述方法包括：
获取所述功率变换装置的输出端口的电压和频率；
根据所述电压与所述频率的比值N，控制所述功率变换装置切换至P&Q工作模式或V/F工作模式，所述P&Q工作模式为恒功率工作模式，用于控制所述功率变换装置的输出端口的有功功率和无功功率，所述V/F工作模式为恒电压恒频率工作模式，用于控制所述功率变换装置的输出端口的电压和频率。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压与所述频率的比值N，控制所述功率变换装置处于P&Q工作模式或V/F工作模式，包括：
响应于满足触发条件，控制所述功率变换装置切换至所述V/F工作模式以将所述电压与所述频率的比值N调整至小于或等于第一阈值，所述触发条件包括所述电压与所述频率的比值N大于第二阈值，所述第二阈值大于或等于第一阈值。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述电压与所述频率的比值N小于或等于所述第一阈值时，所述频率的值为L，所述方法还包括：
在第一时间点将所述频率的值调整为Q，所述Q＞所述L且所述Q大于所述电网的额定频率；
在第二时间点检测所述频率，其中所述第二时间点对应的所述频率的值为M；
响应于所述M与所述L的差值大于所述第三阈值，进行短时封波处理或关机处理；
响应于所述M与所述L的差值小于或等于所述第三阈值，控制所述功率变换装置切换至P&Q工作模式。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述响应于所述M与所述L的差值大于所述第三阈值，进行短时封波处理或关机处理，包括：
响应于所述M与所述L的差值大于所述第三阈值，进行短时封波处理；
所述方法还包括：
响应于在进行短时封波处理时检测到所述电压变为0，进行关机处理。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，在所述电压与所述频率的比值N大于所述第二阈值时，所述频率的值为O，所述方法还包括：
对所述频率进行低通滤波处理，其中经过低通滤波处理后的所述频率的值为P，所述触发条件还包括所述O与所述P的差值的绝对值大于第三阈值。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述触发条件还包括所述触发条件的持续时长大于或等于第四阈值。
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