一种抑制逆变器输出端过电压的方法、装置及系统与流程

本申请涉及并网发电技术领域，尤其涉及一种抑制逆变器输出端过电压的方法、装置及系统。

背景技术：

随着能源的枯竭以及环境污染越来越严重，目前绿色能源越来越受重视。目前应用较广泛的绿色能源主要包括光伏发电和风力发电。

由于光伏发电时光伏组件输出的是直流电，由于电网是交流电，因此光伏组件的直流电不能直接反馈到电网，需要逆变器将直流电逆变为交流电以后反馈到电网，该过程称为并网发电。实际运行中，逆变器和电网之间通过断路器或继电器连接。

在并网运行时，当断路器或继电器等器件关断时，逆变器输出端的电压可能上升或保持不变，产生过电压。由于逆变器所处的并网点一般还会连接其他设备，当出现过电压时，连接并网点的其他设备也会相应地受到损害。例如在民用电场合，其他设备可以为家用电器。

现有技术中，一般采用以下两种方法抑制逆变器输出端口过电压。

第一种方法，通过限制逆变器的母线电压，来实现对逆变器输出端的电压进行抑制。具体地，将逆变器的母线电压限制在一定范围内即可实现对逆变器输出端的电压进行抑制。

当采用该种方法抑制逆变器输出端的电压时，由于限制了逆变器的母线电压，逆变器的运行范围也相应地受到了限制，从而导致在并网运行的过程中，造成发电量出现一定程度的损失。此外，限制逆变器的母线电压，会导致逆变器输出端的电压长时间维持较大，不能满足标准的要求。

第二种方法，通过在逆变器的输出端口增加电阻或其他能耗器件，抑制逆变器输出端的电压。采用该种方法抑制逆变器输出端的电压，增加了系统损耗，也降低了系统工作效率。

综上所述，现有技术中用于抑制逆变器输出端口过电压的方法，均会增加系统损耗，并且会降低系统工作效率。

技术实现要素：

本申请提供了一种抑制逆变器输出端过电压的方法、装置及系统，能够抑制逆变器的输出端发生过电压现象。

第一方面，提供一种抑制逆变器输出端过电压的方法，应用于逆变器并网发电，所述逆变器的输出端连接电网；该方法包括以下步骤：

当检测到电网掉电时，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向的相反方向转移，以降低逆变器的输出电压；

所述逆变器输出端能量方向为从所述逆变器输出端流向电网。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向的相反方向转移，具体为：

控制逆变器输出端能量向逆变器母线电容上转移。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第二种可能的实现方式中，所述控制逆变器输出端能量向逆变器母线电容上转移，具体为：

检测逆变器的输出电压；

根据所述输出电压控制逆变器的电流环路输出的电流的大小和方向，以使逆变器输出端的能量向逆变器的母线电容转移。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第三种可能的实现方式中，控制逆变器的电流环路输出的电流的大小和方向，具体为：

iout_ref＝sign(vout)i

其中，iout_ref为电流环路的输出电流参考值；

vout为逆变器的输出电压；

i为电流环路的输出电流参考值的预设幅值；

sign(vout)为符号函数，

第二方面，提供一种抑制逆变器输出端过电压的装置，应用于逆变器并网发电，所述逆变器的输出端连接电网，包括：

掉电检测单元，用于检测电网是否掉电；

控制单元，用于当所述掉电检测单元检测到电网掉电时，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向的相反方向转移，以降低逆变器的输出电压；

所述逆变器输出端能量方向为从所述逆变器输出端流向电网。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述控制单元包括转移子单元；

所述转移子单元，用于控制逆变器输出端能量向逆变器母线电容上转移。

结合第二方面及上述任一种可能的实现方式中，在第二种可能的实现方式中，所述转移子单元包括：电压检测子单元和控制子单元；

所述电压检测子单元，用于检测逆变器的输出电压；

所述控制子单元，用于根据所述输出电压控制逆变器的电流环路输出的电流的大小和方向，以使逆变器输出端的能量向逆变器的母线电容转移。

第三方面，提供一种抑制逆变器输出端过电压的系统，应用于逆变器并网发电，包括：逆变器和控制器；

所述逆变器的输出端连接电网；

所述控制器，用于当检测到电网掉电时，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向的相反方向转移，以降低逆变器的输出电压；所述逆变器输出端能量方向为从所述逆变器输出端流向电网。

在第三方面的第一种可能的实现方式中，还包括：光伏组件和断路器；

所述光伏组件为逆变器的输入端提供直流电源；所述逆变器的输出端通过所述断路器连接所述电网；

或，

还包括：光伏组件、升压电路和断路器；

所述光伏组件的输出端连接所述升压电路，所述升压电路的输出端连接所述逆变器的输入端；所述升压电路将光伏组件提供的直流电源进行升压后提供给所述逆变器的输入端；所述逆变器的输出端通过所述断路器连接所述电网。

结合第三方面及上述任一种可能的实现方式中，在第一种可能的实现方式中，，还包括：风电机组、整流器和断路器；

所述风电机组的输出端连接所述整流器；

所述整流器，用于将所述风电机组提供的交流电源整流为直流电源提供给所述逆变器的输入端；

所述逆变器的输出端通过所述断路器连接所述电网。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

当检测到电网掉电时，为了降低逆变器输出端的电压，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向相反的方向转移，而逆变器正常并网时输出端能量方向为从逆变器输出端流向电网。本申请提供的方法，在判断电网出现掉电现象时，通过改变能量的转移方向，以降低逆变器输出端的电压值，从而抑制逆变器输出端发生过电压现象。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种抑制逆变器输出端过电压的方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种电流环路的控制方法；

图3为本申请实施例提供的一种抑制逆变器输出端过电压的装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种抑制逆变器输出端过电压的装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种抑制逆变器输出端过电压的装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种抑制逆变器输出端过电压的系统的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的又一种抑制逆变器输出端过电压的系统的结构示意图；

图8为逆变器的输出端发生过电压现象时的电压变化示意图；

图9为采用本申请提供的抑制逆变器输出端过电压的系统后，逆变器的输出端的电压变化示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种抑制逆变器输出端过电压的方法、装置及系统，用于在逆变器输出端发生过电压时，迅速降低逆变器的输出电压，并且不增加并网系统的损耗。

现有技术中，用于抑制逆变器输出端过电压的方法，一种是通过限制逆变器母线电压，限制逆变器的输出电压，进而实现对逆变器输出端过电压的抑制。另一种是通过在逆变器输出端增加电阻或其他能耗器件，抑制逆变器输出端的过电压。

无论是采用上述任何一种方法抑制逆变器输出端的电压，均会损失一定的发电量，降低并网系统的能耗。并且，通过限制逆变器母线电压，抑制逆变器输出端过电压，往往会使逆变器的输出电压长时间维持较大，不能够满足电网运行的标准要求。

本申请实施例提供的抑制逆变器输出端过电压的方法，当检测电网掉电时，为了降低逆变器的输出电压，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向相反的方向转移，逆变器正常并网时输出端能量方向为从逆变器输出端流向电网。本申请实施例提供的方法，在判断电网出现掉电现象时，通过改变逆变器输出端能量的转移方向，以降低逆变器输出端的电压值，从而抑制逆变器输出端发生过电压的现象。

方法实施例

参见图1，为本实施例提供的一种抑制逆变器输出端过电压的方法流程图，该方法包括：

步骤101：检测电网是否掉电。

步骤102：当检测到电网掉电时，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向的相反方向转移，以降低逆变器的输出电压。

检测到电网掉电后，能量会继续按之前的能量方向向电网流动，但是由于逆变器与电网之间的连接关系已经断开，若能量继续按能量方向流向电网，将导致大量的能量堆积在逆变器输出端，进而导致逆变器输出端的电压不断升高，最终出现逆变器输出端过电压现象。

本实施例提供的抑制逆变器输出端过电压的方法，当检测到电网掉电时，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向相反的方向流动，即控制逆变器输出端的能量向与电网方向相反的方向流动，具体地，可以控制逆变器输出端的能量向逆变器母线电容上转移。

具体实现时，当检测到电网掉电时，检测逆变器的输出电压，根据逆变器的输出电压控制逆变器的电流环路的电流大小和方向，以使逆变器输出端的能量向逆变器的母线电容转移。

需要说明的是，逆变器工作时一般采用电压和电流双闭环控制技术，在本实施例提供的抑制逆变器输出端过电压的方法中，可以利用电流闭环控制技术，实现对逆变器能量的转移，具体可以通过控制电流环路的电流的大小和方向进行控制。

通过检测逆变器的输出电压，控制逆变器的电流环路输出电流的大小与方向，以使逆变器输出端的能量向逆变器的母线电容转移。

具体地，在电网掉电之前，逆变器输出端能量方向是从逆变器流向电网；电网掉电后，能量将继续由逆变器向电网方向流动，为了保证逆变器输出端不出现过电压现象，控制逆变器电流环路输出电流的大小和方向，使逆变器输出端的能量向能量方向相反方向转移。例如可以控制逆变器输出端的能量向逆变器的母线电容转移，以抑制逆变器输出端出现过电压现象。

如图2所示，为控制逆变器的电流环路输出电流的大小和方向的方法，下面对该方法进行具体的介绍：

按照公式iout_ref＝sign(vout)i，控制电流环路的输出电流参考值iout_ref，其中，vout为逆变器的输出电压，i为电流环路的输出电流参考值的预设幅值，sign(vout)为符号函数，

具体地，当逆变器的输出电压vout为正时，将电流环路的输出电流参考值iout_ref设置为-i。在控制的过程中，逐渐调节电流环路的输出电流，使得电流环路的输出电流逼近电流环路的输出电流参考值iout_ref，即通过改变电流环路的输出电流参考值iout_ref，相应地，改变了电流环路的输出电流的大小和方向，进而使得能量由逆变器的输出端向逆变器的母线电容转移。

需要说明的是，电流环路的输出电流参考值的预设幅值i为预先设定的电流值，该预设幅值i为根据实际情况设置的固定值。

本实施例提供的抑制逆变器输出端过电压的方法，当检测到电网掉电时，为了降低逆变器输出端的电压，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向相反的方向转移，而逆变器正常并网时输出端能量方向为从逆变器输出端流向电网。本申请提供的方法，在判断电网出现掉电现象时，通过改变能量的转移方向，以降低逆变器输出端的电压值，从而抑制逆变器输出端发生过电压现象。

基于以上实施例介绍的一种抑制逆变器输出端过电压的方法，本申请实施例还提供一种抑制逆变器输出端过电压的装置，下面结合附图进行详细的介绍。

参见图3，为本实施例提供的一种抑制逆变器输出端过电压的装置的结构示意图。

本实施例提供的装置包括：

掉电检测单元301，用于检测电网是否掉电。

控制单元302，用于当所述掉电检测单元检测到电网掉电时，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向的相反方向转移，以降低逆变器的输出电压。

如图4所示，控制单元302包括：转移子单元401。

转移子单元401，用于控制逆变器输出端能量向逆变器母线电容上转移。

如图5所示，转移子单元包括401：电压检测子单元501和控制子单元502。

电压检测子单元501，用于检测逆变器的输出电压。

控制子单元502，用于根据所述输出电压控制逆变器的电流环路输出的电流的大小和方向，以使逆变器输出端的能量向逆变器的母线电容转移。

本实施例提供的抑制逆变器输出端过电压的装置，当检测到电网掉电时，为了降低逆变器输出端的电压，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向相反的方向转移，而逆变器正常并网时输出端能量方向为从逆变器输出端流向电网。本申请提供的方法，在判断电网出现掉电现象时，通过改变能量的转移方向，以降低逆变器输出端的电压值，从而抑制逆变器输出端发生过电压现象。

基于以上实施例介绍的一种抑制逆变器输出端过电压的方法和装置，本申请实施例还提供一种抑制逆变器输出端过电压的系统，下面结合附图进行详细的介绍。

参见图6，为本实施例提供的一种抑制逆变器输出端过电压的系统结构示意图。

本实施例提供的系统包括：逆变器601和控制器602。

逆变器601的输出端连接电网。

控制器602，用于当检测到电网掉电时，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向的相反方向转移，以降低逆变器的输出电压；所述逆变器输出端能量方向为从所述逆变器输出端流向电网。

当检测到电网掉电时，控制器602控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向的相反方向转移，正常情况下，电网掉电前，逆变器输出端的能量方向为从逆变器的输出端向电网流动，也就是由逆变器的母线电容向逆变器的输出端流动。若不改变能量方向，电网掉电后使得能量继续由逆变器的母线电容向逆变器的输出端流动，将导致大量能量堆积在逆变器的输出端，进而导致逆变器的输出端电压不断增加，最终出现过电压现象。

本实施例提供的抑制逆变器输出端过电压的系统，控制逆变器输出端能量向逆变器输出端能量方向的相反方向转移，即控制逆变器输出端的能量向逆变器的母线电容转移，从而降低逆变器输出端的电压，抑制逆变器输出端发生过电压现象。

该抑制逆变器输出端过电压的系统可以为光伏发电系统，因此，该系统还可以包括光伏组件603和断路器604。

光伏组件603为逆变器的输入端提供直流电源，逆变器601将直流电逆变为交流电后提供为电网。一般情况下，逆变器601的输出端通过断路器604(或继电器)连接电网。

光伏组件603可以为光伏电池，具体的，光伏组件603可以由多个光伏电池串联或并联组成，由于光伏电池一般提供直流电，需要逆变器601将直流电逆变为可以应用于电网中的交流电。此外，为了防止系统中突然出现故障，导致对系统造成较大的损失，本实施例还进一步提供了断路器604(或继电器)，用于当在系统中出现故障时，及时断开光伏电池与电网之间的连接，减少对系统造成的损失。

若光伏发电系统所提供的直流电源的电压较小时，则该抑制逆变器输出端过电压的系统还需要升压电路605，对光伏组件603输出的直流电压进行升压后，再逆变为满足电网需求的交流电压。

光伏组件603的输出端连接升压电路605。

升压电路605的输出端连接逆变器601的输入端。

升压电路605将光伏组件603提供的直流电源进行升压后提供给所述逆变器601的输入端；逆变器601的输出端通过断路器604连接所述电网。

具体地，当因光伏发电系统所提供的直流电较小而不能满足电网需求时，需要通过升压电路605对光伏发电系统输出的电压进行升压，升压后传输至逆变器601，经逆变器601逆变为交流电后，通过断路器604传输至电网。

另外，本申请实施例还提供一种系统。

如图7所示，本实施例提供的抑制逆变器输出端过电压的系统为风力发电系统，该系统还包括：风电机组701、整流器702和断路器703。

风电机组701的输出端连接整流器702。

整流器702，用于将风电机组701提供的交流电源整流为直流电源，提供给逆变器601的输入端。

逆变器601的输出端通过断路器703连接电网。

虽然风电机组701所提供的电压为交流电压，但是该交流电压并不能满足电网所需的交流电压的要求，因此，需要将风电机组701所提供的交流电压通过整流器702进行整流，整流为直流电压。

整流后再通过逆变器601，将整流得到的直流电压逆变为满足电网电压要求的交流电压。

若出现断路器704突然断开的情况，风电机组所发出的能量将继续按照能量方向进行转移，由逆变器向电网转移，也就是由逆变器的母线电容向逆变器的输出端转移，这将导致逆变器输出端积累大量能量，进而导致逆变器输出端的电压不断变大，最终出现过电压现象。

由于逆变器601与控制器602相连接，为了防止过电压现象的发生，当检测到发生掉电现象时，控制器602控制逆变器输出端的能量向能量相反的方向转移，控制能量向逆变器的母线电容方向转移，以减少逆变器输出端的能量，进而降低逆变器输出端的电压，有效地防止了逆变器输出端发生过电压现象。

本实施例提供的抑制逆变器输出端过电压的系统，当检测到电网掉电时，立即检测逆变器的输出电压，并根据逆变器的输出电压确定逆变器输出端的能量方向，进而控制逆变器输出端的能量向与能量方向相反的方向转移。

本实施例提供的系统，当识别电网出现掉电现象时，通过控制逆变器输出端的能量流动方向，例如使能量向逆变器的母线电容方向转移，进而使得逆变器的输出电压迅速降低。此外，本实施例提供的系统还可以应用于光伏发电、风力发电等实际并网系统中，应用场景不受限制。

为了更直观地体现本申请实施例提供的技术方案对于逆变器输出端过电压的抑制效果，下面结合波形图来进行介绍。

如图8所示，为未经本申请提供的抑制逆变器输出端过电压的系统处理的，逆变器的输出端发生过电压现象时的电压变化示意图。

如图9所示，为经过本实施例提供的抑制逆变器输出端过电压的系统处理后，获取的电压变化示意图。

通过对比图8和图9的波形图可以发现，采用本实施例提供的抑制逆变器输出端过电压的系统，抑制逆变器输出端过电压，可以在检测到电网掉电后，迅速地降低逆变器输出电压，从而抑制逆变器输出端发生过电压现象。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。