变流器、电力系统和谐振检测方法技术方案

本申请提供一种变流器、电力系统和谐振检测方法。该变流器包括控制模块、逆变模块、滤波电感和滤波电容，逆变模块的输入端用于连接直流电源，逆变模块的输出端连接滤波电感的一端，滤波电感的另一端与滤波电容的一端连接且连接点作为变流器的输出端连接交流电网；控制模块用于基于一个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值，获得变流器的输出电流有效值，变流器的多个输出电流采样值基于所述工频周期内的滤波电感的多个电感电流采样值和滤波电容的多个电容电流采样值得到；控制模块还用于在变流器的输出电流有效值大于谐振阈值时，控制逆变模块抑制谐振。实施本申请，可快速及时地检测出谐振，提高系统安全性和稳定性。提高系统安全性和稳定性。提高系统安全性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
变流器、电力系统和谐振检测方法


[0001]本申请涉及电力电子
，尤其涉及一种变流器、电力系统和谐振检测方法。

技术介绍

[0002]随着能源需求和电力电子技术的不断发展，光伏/储能电站的并网容量不断提高，电力系统中的变流器多机并联后并入公共电网变得越来越常见。在电力系统中，储能电池或光伏发电单元产生的直流电可经直流变换器转换后输出至变流器，变流器可将其进行直流
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交流转换得到市电频率的交流电后输出至公共电网，以供公共电网使用。该电力系统包括一个或多个并网的变流器，由于变流器与电网之间、多个并网的变流器之间的交互耦合现象，在变流器的输入端口和变流器的并网端口等位置容易引发谐振。
[0003]当电力系统中产生谐振时，会导致电力系统崩溃，影响电力系统的安全和稳定运行，因此，如何快速实时地检测出电力系统中的谐振并采取措施抑制谐振成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种变流器、电力系统和谐振检测方法，可快速及时地检测出谐振，提高系统安全性和稳定性。
[0005]第一方面，本申请提供了一种变流器，该变流器包括：控制模块、逆变模块、滤波电感和滤波电容，逆变模块的输入端用于连接直流电源，逆变模块的输出端连接滤波电感的一端，滤波电感的另一端与滤波电容的一端连接且连接点作为变流器的输出端连接交流电网；控制模块用于基于一个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值，获得变流器的输出电流有效值，变流器的多个输出电流采样值基于工频周期内的滤波电感的多个电感电流采样值和滤波电容的多个电容电流采样值得到；控制模块还用于在变流器的输出电流有效值大于谐振阈值时，控制逆变模块抑制谐振。其中，变流器的输出电流有效值可用于表示该变流器的输出电流的幅值大小，有利于反映变流器所在系统中的谐振情况。上述谐振阈值具体可基于电网类型、设备要求等进行设置，在此不作限制。
[0006]在本申请中，变流器中的控制模块通过获得在一个工频周期内的该变流器的多个输出电流采样值，得到该变流器的输出电流有效值。其中，变流器的输出电流采样值可基于已有的滤波电感和滤波电容的采样信息得到，且计算变流器的输出电流有效值的过程简单高效，不必增加额外的检测线路和计算量。获得输出电流有效值后，基于该输出电流有效值与谐振阈值的大小关系来确定是否发生谐振，由于该输出电流有效值可体现变流器的输出电流中各次谐波的幅值大小，可直观体现谐振是否存在，因此采用该方式有利于快速识别谐振，提高系统安全性和可靠性。
[0007]在一种可行的实施方式中，变流器的多个输出电流采样值中一个输出电流采样值基于一个电感电流采样值与一个电容电流采样值的差值得到。在本申请中，直接利用已有的滤波电感和滤波电容的采样信息得到变流器的输出电流采样值，进而得到输出电流有效
值，简单高效，可以提高谐振检测的速度，节省电路成本。
[0008]在一种可行的实施方式中，上述变流器还包括直流电容模块，逆变模块的输入端通过直流电容模块连接直流电源；控制模块还用于基于直流电容模块的输入电压在一个工频周期内的多个采样值，获得变流器的输入电压有效值；控制模块还用于在变流器的输入电压有效值大于谐振阈值时，控制逆变模块抑制谐振。可理解的，该直流电容模块的输入电压采样值，即等于该变流器的输入电压采样值。在本申请中，可直接利用已有的直流电容模块的电压采样信息得到变流器的输入电压采样值，进而得到变流器的输入电压有效值以检测谐振，该方式简单高效，有利于提高谐振检测速度。
[0009]在一种可行的实施方式中，上述直流电容模块包括串联的第一电容和第二电容，串联的第一电容和第二电容与逆变模块的输入端并联，第一电容和第二电容的串联连接点作为电容中点与滤波电容的另一端连接；控制模块还用于基于第一电容的输入电压与第二电容的输入电压之和，获得直流电容模块的输入电压。其中，第一电容和第二电容为支撑电容，变流器中的逆变模块的电路拓扑可以为多电平拓扑，例如，可以为两电平拓扑、中点钳位型三电平拓扑、飞跨电容型三电平拓扑等，本申请对此不作限制。本申请中，直接利用已有的第一电容和第二电容的输入电压采样信息得到变流器的输入电压有效值来检测谐振，该方式简单高效，有利于提高谐振检测速度。
[0010]在一种可行的实施方式中，上述直流电容模块包括第三电容，第三电容与逆变模块的输入端并联；控制模块还用于获得第三电容的输入电压作为直流电容模块的输入电压。其中，第三电容为支撑电容，变流器中的逆变模块的电路拓扑可以为两电平拓扑。本申请中，直接利用已有的第三电容的输入电压采样信息得到变流器的输入电压有效值来检测谐振，该方式简单高效，有利于提高谐振检测速度。
[0011]在一种可行的实施方式中，上述多个输出电流采样值包括N个输出电流采样值，上述控制模块用于基于上述N输出电流个采样值的平均值，以及上述N个输出电流采样值的均方根，获得上述输出电流有效值，上述N大于或等于上述逆变模块的开关频率的2倍。其中，一个输出电流采样值表示一个输出电流采样值。在本申请中，基于该N个输出电流采样值得到的输出电流有效值可体现该变流器的输出电流中包括的各次谐波的幅值大小，基于这些输出电流采样值得到输出电流有效值来检测谐振，有利于提高谐振检测效果和准确度。
[0012]在一种可行的实施方式中，上述控制模块还用于在上述变流器的输出电流有效值或输入电压有效值大于上述谐振阈值的持续时长大于或者等于参考时长时，控制上述逆变模块停止工作。上述参考时长等于该变流器的谐振保护设定时间，具体可根据实际应用场景进行设置。在本申请中，当上述有效值持续大于上述谐振阈值，且持续时长超过上述参考时长时，控制模块直接控制该变流器中的逆变模块停止工作，可防止谐振对电力系统造成的负面影响过大。
[0013]第二方面，本申请提供了一种变流器，该变流器包括：控制模块、逆变模块和直流电容模块，逆变模块的输入端通过直流电容模块连接直流电源，逆变模块的输出端用于连接交流电网；控制模块用于基于一个工频周期内的变流器的多个输入电压采样值，获得变流器的输入电压有效值，变流器的多个输入电压采样值基于该工频周期内的直流电容模块的多个电容电流采样值得到；控制模块还用于在变流器的输入电压有效值大于谐振阈值时，控制逆变模块抑制谐振。其中，变流器的输入电压有效值可用于表示该变流器的输入电
压的幅值大小，有利于反映变流器所在系统中的谐振情况。上述谐振阈值具体可基于电网类型、设备要求等进行设置，在此不作限制。
[0014]在一种可行的实施方式中，上述直流电容模块包括串联的第一电容和第二电容，上述串联的第一电容和第二电容与上述逆变模块的输入端并联；上述控制模块还用于基于上述第一电容的输入电压与上述第二电容的输入电压之和，获得上述直流电容模块的输入电压。
[0015]在一种可行的实施方式中，上述直流电容模块包括第三电容，上述第三电容与上述逆变模块的输入端并联；上述控制模块还用于获得上述第三电容的输入电压作为上述直流电容模块的输入电压。
[0016]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流器，其特征在于，包括：控制模块、逆变模块、滤波电感和滤波电容，所述逆变模块的输入端用于连接直流电源，所述逆变模块的输出端连接所述滤波电感的一端，所述滤波电感的另一端与所述滤波电容的一端连接且连接点作为所述变流器的输出端连接交流电网；所述控制模块用于基于一个工频周期内的所述变流器的多个输出电流采样值，获得所述变流器的输出电流有效值，所述变流器的多个输出电流采样值基于所述工频周期内的所述滤波电感的多个电感电流采样值和所述滤波电容的多个电容电流采样值得到；所述控制模块还用于在所述变流器的输出电流有效值大于谐振阈值时，控制所述逆变模块抑制谐振。2.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述变流器的多个输出电流采样值中一个输出电流采样值基于一个电感电流采样值与一个电容电流采样值的差值得到。3.根据权利要求2所述的变流器，其特征在于，所述变流器还包括直流电容模块，所述逆变模块的输入端通过所述直流电容模块连接所述直流电源；所述控制模块还用于基于所述直流电容模块的输入电压在一个工频周期内的多个采样值，获得所述变流器的输入电压有效值；所述控制模块还用于在所述变流器的输入电压有效值大于所述谐振阈值时，控制所述逆变模块抑制谐振。4.根据权利要求3所述的变流器，其特征在于，所述直流电容模块包括串联的第一电容和第二电容，所述串联的第一电容和第二电容与所述逆变模块的输入端并联，所述第一电容和所述第二电容的串联连接点作为电容中点与所述滤波电容的另一端连接；所述控制模块还用于基于所述第一电容的输入电压与所述第二电容的输入电压之和，获得所述直流电容模块的输入电压。5.根据权利要求3所述的变流器，其特征在于，所述直流电容模块包括第三电容，所述第三电容与所述逆变模块的输入端并联；所述控制模块还用于获得所述第三电容的输入电压作为所述直流电容模块的输入电压。6.根据权利要求1
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5任一项所述的变流器，其特征在于，所述控制模块还用于在所述变流器的输出电流有效值或输入电压有效值大于所述谐振阈值的持续时长大于或者等于参考时长时，控制所述逆变模块停止工作。7.一种电力系统，其特征在于，所述电力系统包括至少两个如权利要求1
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6任一项所述的变流器，所述至少两个所述变流器的输出端并联后通过变压器连接所述交流电网；所述至少两个变流器中的任一个变流器中的控制模块用于获得所述变流器的输出电流有效值，以及在所述输出电流有效值大于所述谐振阈值时，控制所述变流器中的逆变模块抑制谐振。8.一种电力系统，其特征在于，所述电力系统包括至少两个如权利要求3
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6任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许迎春，陈爱棠，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：