功率变换系统、变流器及其离并网切换控制方法技术方案

本申请提供一种功率变换系统、变流器及其离并网切换控制方法，该离并网切换控制方法，在离网运行状态下，判定符合并网条件后，并不直接逆变输出标准的正弦交流电压，而是以电网电压为目标，调节变流器网侧的逆变电压，使其与电网电压之间实现相位和幅值的同步，也即任意时刻与电网电压具有相同的相位和幅值；再控制变流器网侧的并网继电器闭合，并切换至并网运行状态。也即，本申请通过调节逆变电压的幅值、频率和相位跟踪电网电压，实现离网切换到并网前的预同步，使逆变电压和电网电压之间的偏差尽可能接近零，进而可以自适应复杂电网环境，有效的抑制并网冲击电流，实现离网到并网运行状态的平滑切换。运行状态的平滑切换。运行状态的平滑切换。

【技术实现步骤摘要】
功率变换系统、变流器及其离并网切换控制方法


[0001]本申请涉及电力电子
，特别涉及一种功率变换系统、变流器及其离并网切换控制方法。

技术介绍

[0002]具备并网及离网运行能力的变流器，比如光伏发电系统中的逆变器，其实现平滑的离并网切换具有重要意义。
[0003]现有的方案是通过并网锁相环获取电网电压的幅值和相位后，直接逆变输出标准的正弦交流电压，并在检测到输出的逆变电压和电网电压之间的压差小于一定值后，下发切换指令，使逆变器从离网运行状态切换到并网运行状态，同时闭合并网继电器。
[0004]但是，该方案中未考虑到切换时电网中存在大量的谐波以及负序分量，若强行闭合并网继电器会在闭合瞬间产生大电流冲击，可能会导致运行模式切换失败，严重的会损坏机器；而且，长期进行这种切换，会大幅度降低继电器的使用寿命。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供一种功率变换系统、变流器及其离并网切换控制方法，以实现离网运行状态到并网运行状态的平滑切换。
[0006]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0007]本申请第一方面提供了一种变流器的离并网切换控制方法，包括：
[0008]离网运行状态下，判断是否符合并网条件；
[0009]若符合所述并网条件，则以电网电压为目标，调节所述变流器网侧的逆变电压，使其与电网电压之间实现相位和幅值的同步；
[0010]控制所述变流器网侧的并网继电器闭合，并切换至并网运行状态。
[0011]可选的，以电网电压为目标，调节所述变流器网侧的逆变电压，使其与电网电压之间实现相位和幅值的同步，包括：
[0012]控制锁相环路的输出逐步切换为并网锁相环的输出；
[0013]从电网电压中提取到谐波和不平衡分量，并以其对控制环路中离网电压瞬时值外环的参考量进行叠加，直至逆变电压与电网电压同频同相同幅值。
[0014]可选的，控制锁相环路的输出逐步切换为并网锁相环的输出，包括：
[0015]将锁相环路中虚拟锁相环输出的频率和相位，向并网锁相环输出的频率和相位，分别逐步进行对应追踪；
[0016]控制并网锁相环切入到锁相环路中。
[0017]可选的，将锁相环路中虚拟锁相环输出的频率和相位，向并网锁相环输出的频率和相位，分别逐步进行对应追踪，包括：
[0018]确定并网锁相环输出的频率和相位；
[0019]先以预设频率步长，将虚拟锁相环输出的频率向并网锁相环输出的频率逐步进行
追踪；
[0020]再以预设相位步长，将虚拟锁相环输出的相位向并网锁相环输出的相位逐步进行追踪。
[0021]可选的，从电网电压中提取到谐波和不平衡分量，并以其对控制环路中离网电压瞬时值外环的参考量进行叠加，包括：
[0022]通过锁相环提取电网电压的负序分量和预设频率谐波；
[0023]以所述负序分量和所述预设频率谐波，对离网电压瞬时值外环的参考量进行叠加。
[0024]可选的，以所述负序分量和所述预设频率谐波，对离网电压瞬时值外环的参考量进行叠加，包括：
[0025]以所述预设频率谐波的各分量，分别对所述离网电压瞬时值外环中逆变电压的对应分量指令值进行叠加；
[0026]以所述负序分量中的dq轴分量，分别对所述离网电压瞬时值外环中逆变电压的负序对应轴调节结果进行叠加。
[0027]可选的，切换至并网运行状态，包括：
[0028]将控制环路切换为并网运行状态下的控制环路。
[0029]可选的，判断是否符合并网条件，包括：
[0030]判断电网电压是否正常；
[0031]若电网电压正常，则判定符合所述并网条件。
[0032]本申请第二方面提供一种变流器，包括：逆变电路、滤波器和控制器；其中，
[0033]所述逆变电路的交流侧通过所述滤波器连接所述变流器的网侧；
[0034]所述逆变电路通过相应的驱动电路受控于所述控制器；
[0035]所述控制器用于执行如上述第一方面任一种所述的变流器的离并网切换控制方法。
[0036]可选的，所述控制器包括：功率计算模块、锁相控制模块、提取模块、环路控制模块、调制发波模块及处理模块；其中，
[0037]所述功率计算模块用于根据所述逆变电路的交流侧输出电流和所述变流器网侧的逆变电压，计算得到所述变流器的有功功率和无功功率；
[0038]所述锁相控制模块用于在并网运行状态下，根据电网电压，通过并网锁相环生成并输出电网电压相位；以及，在离网运行状态下，通过虚拟锁相环生成并输出电网电压相位；
[0039]所述提取模块用于在离网运行状态下，从电网电压中提取到谐波和不平衡分量；
[0040]所述环路控制模块用于根据所述功率计算模块、所述锁相控制模块及所述提取模块的输出，生成所述逆变电路的调制电压；
[0041]所述调制发波模块用于根据所述调制电压生成所述逆变电路的控制信号；
[0042]所述处理模块用于判断是否符合并网条件，以及，控制所述变流器的网侧所接并网继电器的通断状态。
[0043]可选的，所述逆变电路的直流侧连接所述变流器的直流侧，所述变流器的直流侧用于连接直流电源；
[0044]或者，所述变流器还包括：前级变换电路，所述前级变换电路的一侧连接所述逆变电路的直流侧，所述前级变换电路的另一侧通过所述变流器的另一侧连接外部电源，所述前级变换电路受控于所述控制器。
[0045]本申请第三方面提供一种功率变换系统，包括：多个如上述第二方面任一种所述的变流器；其中，
[0046]各所述变流器的网侧，通过相应的并网继电器，连接并网点；
[0047]各所述变流器的控制器通信连接。
[0048]可选的，各所述控制器采用主从通信方式，且共用主机中的锁相控制模块和提取模块。
[0049]本申请提供的变流器的离并网切换控制方法，在离网运行状态下，判定符合并网条件后，并不直接逆变输出标准的正弦交流电压，而是以电网电压为目标，调节变流器网侧的逆变电压，使其与电网电压之间实现相位和幅值的同步，也即任意时刻与电网电压具有相同的相位和幅值；再控制变流器网侧的并网继电器闭合，并切换至并网运行状态。也即，本申请通过调节逆变电压的幅值、频率和相位跟踪电网电压，实现离网切换到并网前的预同步，使逆变电压和电网电压之间的偏差尽可能接近零，进而可以自适应复杂电网环境，有效的抑制并网冲击电流，实现离网到并网运行状态的平滑切换。
附图说明
[0050]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0051]图1为本申请实施例提供的变流器的离并网切换控制方法的流程图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流器的离并网切换控制方法，其特征在于，包括：离网运行状态下，判断是否符合并网条件；若符合所述并网条件，则以电网电压为目标，调节所述变流器网侧的逆变电压，使其与电网电压之间实现相位和幅值的同步；控制所述变流器网侧的并网继电器闭合，并切换至并网运行状态。2.根据权利要求1所述的变流器的离并网切换控制方法，其特征在于，以电网电压为目标，调节所述变流器网侧的逆变电压，使其与电网电压之间实现相位和幅值的同步，包括：控制锁相环路的输出逐步切换为并网锁相环的输出；从电网电压中提取到谐波和不平衡分量，并以其对控制环路中离网电压瞬时值外环的参考量进行叠加，直至逆变电压与电网电压同频同相同幅值。3.根据权利要求2所述的变流器的离并网切换控制方法，其特征在于，控制锁相环路的输出逐步切换为并网锁相环的输出，包括：将锁相环路中虚拟锁相环输出的频率和相位，向并网锁相环输出的频率和相位，分别逐步进行对应追踪；控制并网锁相环切入到锁相环路中。4.根据权利要求3所述的变流器的离并网切换控制方法，其特征在于，将锁相环路中虚拟锁相环输出的频率和相位，向并网锁相环输出的频率和相位，分别逐步进行对应追踪，包括：确定并网锁相环输出的频率和相位；先以预设频率步长，将虚拟锁相环输出的频率向并网锁相环输出的频率逐步进行追踪；再以预设相位步长，将虚拟锁相环输出的相位向并网锁相环输出的相位逐步进行追踪。5.根据权利要求2所述的变流器的离并网切换控制方法，其特征在于，从电网电压中提取到谐波和不平衡分量，并以其对控制环路中离网电压瞬时值外环的参考量进行叠加，包括：通过锁相环提取电网电压的负序分量和预设频率谐波；以所述负序分量和所述预设频率谐波，对离网电压瞬时值外环的参考量进行叠加。6.根据权利要求5所述的变流器的离并网切换控制方法，其特征在于，以所述负序分量和所述预设频率谐波，对离网电压瞬时值外环的参考量进行叠加，包括：以所述预设频率谐波的各分量，分别对所述离网电压瞬时值外环中逆变电压的对应分量指令值进行叠加；以所述负序分量中的dq轴分量，分别对所述离网电压瞬时值外环中逆变电压的负序对应轴调节结果进行叠加。7.根据权利要求1至6任一项所述的变流器的离并网切换控制方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，曹金虎，王浩，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：