用于管理电气设备从电路事件中控制恢复的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于管理电气设备从电路事件中控制恢复的系统，该事件会导致所述电路中的逆变器失控，所述系统包括：在所述事件发生前对运行参数进行采样的采样装置；监测所述事件发生的监测装置；基于监测参数的推断，在所述事件发生后计算所述参数估算值的参数估算装置；以及利用所述参数的估算值控制所述逆变器的控制装置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于管理电气设备从电路事件中控制恢复的系统。本技术特别应用于（但不限于）逆变器以及对可再生能源系统发生的瞬时产生的不稳定电流恢复控制的系统。 
技术介绍
逆变器是一种电能变换器。例如，逆变器可作为系统的一部分，用于控制直流电源和交流电源系统之间的电能流动。逆变器一般包括一组功率切换装置，如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）以及它们相应的反平行二极管。逆变器由基于微处理器的控制单元控制，该控制单元执行逆变器的控制算法。例如，从光伏（PV）面板提供的电能通过逆变器反馈到诸如电网网络的交流电源系统中，逆变器将光伏面板的直流输出变换为电网所用的交流电源。在某些特定应用中，对向电机供电的额外逆变器的直流连接端进行连接以构造允许双向功率流动的驱动。  在逆变器的相位输出和交流电源系统之间设置电感器以限制由于逆变器的切换操作所产生的谐波电流。为了将谐波电压失真限制在可接受的程度，通常在与交流电网的连接点处也设有附加的切换频率滤波器。  交流电源系统内会因各种不同原因产生瞬态电压变化，比如故障、或突然给系统连接额外的设备。电感器用来限制在交流电源系统和逆变器之间产生的瞬态电流。通常会提供一个过流保护系统，如果通过逆变器的电流超出可能损坏逆变器的特定值时，该系统能够禁止逆变器内切换装置的运行。交流电源系统中足够大的电压瞬变可产生足以触发该过流保护系统运行的瞬态电流。然而，由于逆变器需要一定的时间和供电电源再次保持同步，然后重启动，因此禁用逆变器被认为是最后的手段。通过增加逆变器控制系统的控制带宽来限制瞬态电流以便在各种电压瞬变的情况下不激发过流跳闸的方法是不现实的，因此为确保逆变器在交流电源电压瞬变时能够工作，传统的方法是增加交流电源和逆变器之间的电感。通过这种 方法能够限制交流电源和逆变器之间的瞬态电流，甚至在最坏情况下，电压瞬变所产生的瞬态电流也可以被抑制，这样，就不会触发过流保护系统，除非是在最严重的情况下，比如逆变器系统内部的故障。然而，该方法所要求的阻抗比逆变器正常运行所要求的阻抗要大。大电感既庞大又昂贵，应尽可能避免。 
技术实现思路
为了解决以上问题，本技术提供了一种用于管理电气设备从电路事件中控制恢复的系统，该事件会导致所述电路中的逆变器失控，所述系统包括：在所述事件发生前对运行参数进行采样的采样和存储部分；监测所述事件发生的过电流系统；基于对所监测的运行参数的推断，在所述事件发生后计算所述运行参数的估算值的积分器；以及利用所述运行参数的估算值控制所述逆变器的空间向量调制器。  上述采样和存储部分对所述事件发生前的多个采样周期内的运行参数采样并存储。  上述积分器基于一个或多个采样周期内的运行参数来估算所述运行参数的估算值。  上述采样和存储部分对与电路的交流供电电压的相位角有关的运行参数进行采样。  上述积分器从对控制逆变器三相交流电流的参考坐标系相角的估算获得所述运行参数的估算值。  上述积分器使用第一个采样周期的运行参数产生所述运行参数的估算值作为交流电压相角，使用第二个采样周期的运行参数与第一个采样周期的运行参数一起获得使逆变器与供电电压保持同步控制的交流电压频率的估算值。  上述电路包括一个附加逆变器，其向连接至所述逆变器另一侧的电机供电。  上述被监测的事件可能是电路中电流的瞬变现象，该瞬变现象足以触发过流保护系统运行。本技术的技术人认为只要故障（比如停机）造成的负面后果是可以弥补的，短暂禁用逆变器未必是坏事。一些监管机构允许逆变器在正常工作时停机，但停机时间应限制在很短的时间内，比 如20ms。因此，过去首选的方法是使用大电感来避免禁用逆变器。  在事件发生前的多个采样周期内可对运行参数采样并存储。  运行参数的估算值可以是基于一个或多个采样周期内的运行参数。  特别地，所采样的运行参数与电路的交流供电电压的相位角有关。此时，上述运行参数的估算值从对控制逆变器三相交流电流的参考坐标系相角的估算获得。例如，第一个采样周期的运行参数用于产生估算值作为交流电压相角，第二个采样周期的运行参数与第一个采样周期的运行参数一起用于获得使逆变器与供电电压保持同步控制的交流电压频率的估算值。  特别地，该电路包括连接至所述逆变器一侧的直流电源，可选地，所述直流电源为可再生能源，如光伏阵列。进一步地，该电路可包括一个连接至电机的附加逆变器，以构成允许附加逆变器和交流电源之间双向功率流动的驱动。  为使逆变器控制的恢复过程中产生的瞬态影响减少到最小，与所述运行参数的估算值相一致的逆变器的电压需求设置为非零值，该非零值小于事件发生前的电压，比如，事件发生前的电压值的一半，从而限制在恢复过程中电压不匹配造成的影响。  本技术公开的实施方式允许采用电感器确保逆变电源系统中逆变器的正常运行，通过监测故障发生前的供电环境使系统从故障环境中更快地恢复正常运行，并使用该信息预测逆变器在故障后重新启动时的运行环境。这将节省重新启动过程的时间。因此，当交流供电瞬态事件发生时，在控制系统的操作功能中短暂关闭逆变器能被适应。  附图说明 本技术的具体实施方式将通过实例并参考以下附图进一步描述：  图1为本技术提供的逆变器；  图2为本技术提供的逆变器系统；  图3显示了逆变器系统基于参考坐标系的电流控制器；  图4显示了参考坐标系推导的时间线；以及  图5为本技术公开的具体实施方式的部分工作流程图。  具体实施方式 图1是逆变器内IGBT切换设备和反平行二极管的一种典型布置。图2是用于连接直流电源的逆变器10的一种典型布置，如光伏阵列12连接到诸如市电电网等的交流电网上。逆变器10的三相交流侧通过分别设于每相的电感器14和开关频率滤波器16连接到交流电源。  图3显示了用于控制电流并为如图2所示的电气系统提供过流保护的系统。该系统一般通过数字电路实现，该数字电路包括嵌有执行适宜控制策略程序的微处理器。本实施方式的实施是以数字电路的功能框图以及微处理器提供的控制软件来描述的。特别地，控制策略基于PI（比例积分）控制器，也可使用其它控制算法。本技术所公开的方法和系统也可在其它硬件控制系统中实施。  该控制系统包括逆变器10，逆变器10通过电感器14和滤波器16提供三相输出。该控制系统基于PI功能17/18，将正交直流电压信号分量Vx和Vy提供给直角坐标－极坐标转换器20，输出电压幅值为V及电压相角为θv。规范化的电压信号作为空间矢量调制器(SVM)22的一个输入，空间矢量调制器(SVM)22执行一种控制逆变器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管理电气设备从电路事件中控制恢复的系统，该事件会导致所述电路中的逆变器失控，其特征在于，所述系统包括： 在所述事件发生前对运行参数进行采样的采样和存储系统； 监测所述事件发生的过电流系统； 基于对所监测的运行参数的推断，在所述事件发生后计算所述运行参数的估算值的积分器；以及 利用所述运行参数的估算值控制所述逆变器的空间向量调制器。

【技术特征摘要】
2012.06.20 GB 1210974.01.一种用于管理电气设备从电路事件中控制恢复的系统，该事件会导致所述电路中的逆变器失控，其特征在于，所述系统包括： 
在所述事件发生前对运行参数进行采样的采样和存储系统； 
监测所述事件发生的过电流系统； 
基于对所监测的运行参数的推断，在所述事件发生后计算所述运行参数的估算值的积分器；以及 
利用所述运行参数的估算值控制所述逆变器的空间向量调制器。 
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采样和存储系统对所述事件发生前的多个采样周期内的运行参数采样并存储。 
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述积分器基于一个或多个采样周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·凯德，
申请(专利权)人：控制技术有限公司，
类型：新型
国别省市：英国;GB