逆变器、离网供电系统以及偏磁电流控制方法技术方案

本申请提供了一种逆变器、离网供电系统以及偏磁电流控制方法，逆变器中包括变换电路和控制器，变换电路的输入端耦合连接直流电源，变换电路的输出端通过变压器与负载耦合。变换电路包括第一直流电容和第二直流电容，第一直流电容和第二直流电容串联后并联在直流电源两端。控制器用于获取变换电路中第一直流电容和第二直流电容的电压值，并根据第一直流电容和第二直流电容电压值调节变换电路输出电压，以提升输出电压达到额定输出电压并保持变压器中铁芯磁通量小于饱和磁通量。采用本申请，可在偏磁电流处于可控范围的情况下提升变换电路输出电压以完成黑启动，提高了偏磁电流控制的可靠性，磁通量估计、控制的精确度更高。控制的精确度更高。控制的精确度更高。

【技术实现步骤摘要】
逆变器、离网供电系统以及偏磁电流控制方法


[0001]本申请涉及电子电力领域，尤其涉及一种逆变器、离网供电系统以及偏磁电流控制方法。

技术介绍

[0002]黑启动是指整个系统因故障停运后，或者首次启动中，不依赖别的网络、电网的帮助，通过系统中具有自启动能力的机组的启动，带动无自启动能力的机组，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个系统的恢复。黑启动广泛应用于各类供电系统(比如微电网、离网系统等)，供电系统中变压器等磁性设备在黑启动过程中，变压器磁芯极易进入饱和状态，即变压器的总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量，磁通量过饱和会产生极大的励磁电流，且励磁电流中含有较大的偶次电流(即偏磁电流)，偏磁电流会导致多电平逆变器中点电位发散、偏移，且过强的励磁电流可能会导致变压器损坏。目前控制黑启动时生成的偏磁电流主要是通过计算变压器磁芯磁通在整个黑启动过程中的理论值、磁芯磁通不超过饱和区阈值的最大值以得到对黑启动时间的限制条件并确定控制策略。然而，该方法忽略了变压器中的剩磁以及供电系统中线路可能存在的高抗或某些磁性负载，磁通量估计、控制精确度低，且对于多级级联变压器的场景不适用，偏磁电流控制可靠性低，适用性不高。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种逆变器、离网供电系统以及偏磁电流控制方法，可在偏磁电流处于可控范围的情况下提升变换电路输出电压以完成黑启动，提高了偏磁电流控制的可靠性，磁通量估计、控制的精确度更高。
[0004]第一方面，本申请提供了一种逆变器，该逆变器适用于离网供电系统，该逆变器中包括变换电路和控制器，上述变换电路的输入端耦合连接直流电源，上述变换电路的输出端通过变压器与负载耦合；上述变换电路包括第一直流电容和第二直流电容，上述第一直流电容和上述第二直流电容串联后并联在上述直流电源两端。上述控制器用于获取上述变换电路中上述第一直流电容和上述第二直流电容的电压值，并根据上述第一直流电容和上述第二直流电容的电压值调节上述变换电路的输出电压，以提升上述变换电路的输出电压达到额定输出电压并保持上述变压器中铁芯的磁通量小于饱和磁通量以减少偏磁电流。
[0005]在本申请中，逆变器中的控制器通过获取第一直流电容和第二直流电容的电压值以检测变压器是否出现由于磁通量过饱和产生的偏磁电流，在偏磁电流处于可控范围的情况下提升变换电路输出电压以完成黑启动，提高了偏磁电流控制的可靠性，磁通量估计、控制的精确度更高，适用性强。
[0006]结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，上述控制器用于在上述第一直流电容和上述第二直流电容的电压值的差值不大于平衡阈值时升高上述变换电路的输出电压。这里，逆变器中的控制器通过获取第一直流电容和第二直流电容的电压值以检测变压器是否出现由于磁通量过饱和产生的偏磁电流，在偏磁电流处于可控范围的情况下提升变换电
路输出电压以完成黑启动，提高了偏磁电流控制的可靠性，磁通量估计、控制的精确度更高，适用性强。
[0007]结合第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，上述变压器中铁芯的磁通量包括交流磁通量和直流磁通量，上述直流磁通量随着时间衰减，上述控制器还用于在上述第一直流电容和上述第二直流电容的电压值的差值大于平衡阈值时，控制上述变换电路的输出电压不变且保持预设时长，使得上述变压器中铁芯的上述交流磁通量不变、上述直流磁通量衰减，直到所述第一直流电容和所述第二直流电容的电压值的差值小于设定阈值，使得上述交流磁通量和上述直流磁通量之和小于饱和磁通量。上述逆变器通过控制器在出现偏磁电流的时候控制变换电路的输出电压不变且保持预设时长以退出饱和磁通量，避免变压器的铁芯磁通量饱和而生成偏磁电流，防止逆变器连接的直流母线中性点偏移以及变压器损坏。
[0008]结合第一方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，上述控制器还用于在上述变换电路的输出电压不超过上述额定输出电压时，控制上述变换电路的输出阻抗增大以增大上述逆变器与上述变压器之间的传输线路阻抗。通过增大传输线路上的阻抗以加快直流磁通量的衰减速度，进一步避免变压器的铁芯磁通量饱和而生成偏磁电流，防止逆变器中点电位发散以及变压器损坏。
[0009]第二方面，本申请提供了一种离网供电系统，该离网供电系统包括直流电源和上述第一方面以及第一方面中任一种可能的实施方式提供的逆变器。上述直流电源用于为上述逆变器提供直流电输入。
[0010]结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，上述电网供电系统还包括直流DC/DC变换器，上述直流电源通过上述DC/DC变换器与上述逆变器的输入端耦合。上述DC/DC变换器用于基于上述直流电源提供的直流电输入进行直流功率变换，并向上述逆变器输出直流功率变换后的直流电。
[0011]在本申请中，基于上述第一方面提供的逆变器可以获取第一直流电容和第二直流电容的电压值以检测变压器是否出现由于磁通量过饱和产生的偏磁电流，在偏磁电流处于可控范围的情况下提升变换电路输出电压以完成黑启动，提高了偏磁电流控制的可靠性，磁通量估计、控制的精确度更高，适用性强。
[0012]第三方面，本申请提供了一种离网供电系统的偏磁电流控制方法，上述方法适用于离网供电系统中的逆变器，上述离网供电系统包括直流电源、变压器和上述逆变器，上述逆变器中包括变换电路和控制器，上述变换电路的输入端耦合连接上述直流电源，上述变换电路的输出端通过上述变压器与负载耦合。上述变换电路包括第一直流电容和第二直流电容，上述第一直流电容和上述第二直流电容串联后并联在上述直流电源两端。在该方法中，通过上述控制器获取上述变换电路中上述第一直流电容和上述第二直流电容的电压值，通过上述控制器基于上述第一直流电容和上述第二直流电容的电压值调节上述变换电路的输出电压，以提升上述变换电路的输出电压达到额定输出电压并保持上述变压器中铁芯的磁通量小于饱和磁通量以减少偏磁电流。
[0013]在本申请中，逆变器可以通过控制器获取变换电路中第一直流电容和第二直流电容的电压值，并基于上述第一直流电容和上述第二直流电容的电压值的差值检测偏磁电流。逆变器可以通过控制器在上述第一直流电容和上述第二直流电容的电压值的差值不大
于平衡阈值时调节上述变换电路的输出电压，以提升上述变换电路的输出电压达到额定输出电压并保持变压器中铁芯的磁通量小于饱和磁通量。控制器还可以在出现偏磁电流的时候控制变换电路的输出电压不变且保持预设时长，使得变压器铁芯中的总磁通量可以随着直流磁通量的减少而退出饱和磁通量，避免变压器的铁芯磁通量饱和而生成偏磁电流，防止逆变器连接的直流母线中性点偏移以及变压器损坏。
[0014]结合第三方面，在第一种可能的实施方式中，上述通过上述控制器基于上述第一直流电容和上述第二直流电容的电压值调节上述变换电路的输出电压包括通过上述控制器在上述第一直流电容和上述第二直流电容的电压值的差值不大于平衡阈值时升高上述变换电路的输出电压。这里，逆变器中的控制器通过获取第一直流电容和第二直流电容的电压值以检测变压器是否出现由于磁通量过饱和产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逆变器，所述逆变器适用于离网供电系统，其特征在于，所述逆变器中包括变换电路和控制器，所述变换电路的输入端耦合连接直流电源，所述变换电路的输出端通过变压器与负载耦合；所述变换电路包括第一直流电容和第二直流电容，所述第一直流电容和所述第二直流电容串联后并联在所述直流电源两端；所述控制器用于获取所述变换电路中所述第一直流电容和所述第二直流电容的电压值，并根据所述第一直流电容和所述第二直流电容的电压值调节所述变换电路的输出电压，以提升所述变换电路的输出电压达到额定输出电压并保持所述变压器中铁芯的磁通量小于饱和磁通量以减少偏磁电流。2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述控制器用于在所述第一直流电容和所述第二直流电容的电压值的差值不大于平衡阈值时升高所述变换电路的输出电压。3.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述变压器中铁芯的磁通量包括交流磁通量和直流磁通量，所述直流磁通量随着时间衰减，所述控制器还用于在所述第一直流电容和所述第二直流电容的电压值的差值大于所述平衡阈值时，控制所述变换电路的输出电压不变直到所述第一直流电容和所述第二直流电容的电压值的差值小于设定阈值，使得所述变压器中铁芯的所述交流磁通量不变、所述直流磁通量衰减；其中，所述设定阈值小于所述平衡阈值，所述交流磁通量和衰减后的所述直流磁通量之和小于所述饱和磁通量。4.根据权利要求3所述的逆变器，其特征在于，所述控制器还用于在所述变换电路的输出电压不超过所述额定输出电压时，控制所述变换电路的输出阻抗增大以增大所述逆变器与所述变压器之间的传输线路阻抗。5.一种离网供电系统，其特征在于，所述离网供电系统中包括直流电源和如权利要求1
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4任一项所述的逆变器；所述直流电源用于为所述逆变器提供直流电输入。6.根据权利要求5所述的离网供电系统，其特征在于，所述离网供电系统还包括直流DC/DC变换器，所述直流电源通过所述DC/DC变换器与所述逆变器的直流侧耦合；所述DC/DC变换器用于基于所述直流电源提供的直流电输入进行直流功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玖洋，董明轩，辛凯，
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：