储能逆变器的离并网切换控制方法与流程

1.本发明属于储能逆变器领域，涉及一种储能逆变器的离并网切换控制方法。


背景技术：

2.传统储能逆变器在来电后由离网运行状态切换为并网运行状态时，通常城直接将逆变端relay断开，同时闭合并网端relay。在闭合并网端relay过程中由于relay两端压差较大，容易造成回路瞬间大电流，这个大电流会对闭合的relay造成冲击，减少relay寿命，甚至使relay出现粘连失效；此外，这个大电流还会导致电流传感器检测大电流而报过流，使逆变器出现故障停机现象，从而使储能逆变器离网停止输出，离网端重要负载出现断电现象；回路relay闭合瞬间较大的di/dt还会对穿过回路及附近弱电信号造成干扰，使逆变器出现干扰dsp重启现象，从而使储能逆变器离网停止输出，离网端重要负载出现断电现象。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种储能逆变器的离并网切换控制方法，有效减小由离网运行状态切换为并网运行状态时继电器闭合过程中的电流，使储能逆变器平稳安全的进行离并网切换。
4.一种储能逆变器的离并网切换控制方法，所述离并网切换控制方法包括如下步骤：
5.a、对所述储能逆变器的电网端继电器的闭合时间进行检测，测得闭合时间；
6.b、使所述储能逆变器工作于离网运行状态，并检测电网正常时的电网频率，在所述储能逆变器的输出电压和电网输出电压相位幅值对齐后检测电网电压零位，在电网电压零时，使所述储能逆变器停止输出；
7.c、根据所述闭合时间和所述电网频率计算延时时间
△
t，延时
△
t将所述储能逆变器的逆变端继电器断开及将所述电网端继电器闭合；
8.d、使所述储能逆变器的驱动输出与电网同频同相的电压；
9.e、将所述逆变端继电器闭合。
10.根据一优选的实施例，根据下式计算所述延时时间
△
t：
11.△
t＝1/(2*f)-ton
12.其中，f表示电网正常时的电网频率，ton表示电网端继电器的闭合时间。
13.根据一优选的实施例，步骤d中，电网为负载提供能量；步骤e中，所述储能逆变器为所述负载提供能量。
14.根据一具体且优选的实施例，所述离并网切换控制方法具体实施如下：
15.s101、所述储能逆变器在启机进行继电器自检时，对所述储能逆变器的逆变器端继电器进行断开时间的检测，测得断开时间为toff；
16.s102、所述储能逆变器在启机进行继电器自检时，对所述储能逆变器的电网端继
电器进行闭合时间的检测，测得闭合时间为ton；toff＜ton时执行下述步骤；
17.s103、使所述储能逆变器工作在离网运行状态，对所述储能逆变器的电网端电压进行检测，当电网投电后，检测到电网端电压正常，检测电网电压频率为f，将所述储能逆变器的输出电压根据电网电压进行对相，调整所述储能逆变器的输出电压的相位及幅值，直到所述储能逆变器的输出电压的相位和幅值与电网电压一致；
18.s104、当所述储能逆变器的输出电压和电网的输出电压相位幅值对齐后，对电网电压零点进行检测，在电网电压零时时，封闭所述储能逆变器的驱动pwm波使所述储能逆变器停止输出；
19.s105、封闭所述储能逆变器的驱动pwm波后，延时
△
t＝1/(2*f)-ton时间，将所述逆变端继电器断开，同时将所述电网端继电器闭合；
20.s106、所述储能逆变器重新发出pwm波使所述储能逆变桥输出与电网同频同相的电压，此时离网负载由电网供电；
21.s107、所述储能逆变器输出与电网同频同相电压后，开始将所述逆变端继电器闭合，所述储能逆变器输出为所述负载提供能量，切换为并网运行状态。
22.根据一优选的实施例，步骤a中还对所述储能逆变器的逆变端继电器的断开时间进行检测，测得断开时间；并判断所述断开时间是否小于所述闭合时间，仅当所述断开时间小于所述闭合时间时执行步骤b至e。
23.根据一优选的实施例，步骤a中，在所述储能逆变器进行启机relay自检时检测所述闭合时间。
24.根据一优选的实施例，步骤b中，通过使所述逆变端继电器闭合以及所述电网端继电器断开，使所述储能逆变器工作于离网运行状态。
25.根据一优选的实施例，步骤b中，通过封闭所述储能逆变器的驱动pwm波使所述储能逆变器停止输出；和/或，步骤d中，通过所述储能逆变器发出pwm波使所述储能逆变器的驱动输出与电网同频同相的电压。
26.根据一优选的实施例，所述逆变端继电器包括一端连接于逆变电路的l输出端的第一继电器和一端连接于逆变电路的n输出端的第二继电器；所述电网端继电器包括一端用于连接电网的l端的第三继电器和一端用于连接电网的n端的第四继电器；所述第一继电器的另一端连接于所述第三继电器的另一端且二者的中间节点和负载的一端连接，所述第二继电器的另一端连接于所述第四继电器的另一端且二者的中间节点和负载的另一端连接。
27.根据一优选的实施例，所述第三继电器的所述另一端和所述第四继电器的所述另一端之间连接有并网端电容。
28.根据一优选的实施例，所述负载的两端之间连接有离网端电容，所述储能逆变器停止输出后所述离网端电容两端的电压为零。
29.本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
30.本发明的储能逆变器的离并网切换控制方法，在相位零点处封闭驱动，同时在相位零点处继电器完成闭合，继电器闭合时两端几乎无压差，有效减小离并网切换时继电器闭合过程中的电流，从而可以使储能逆变器在并离网切换时平稳安全的进行；对继电器使用寿命得到了保证，且失效率得到大幅度降低；继电器闭合过程中也不会对整个控制系统
造成不必要的干扰，从而使整个控制系统安全稳定运行，有效保证并离网切换时间，能够保证重要负载不间断运行。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为实施例的储能逆变器的一种离并网切换继电器的拓扑图。
33.图2为实施例的控制流程图；
34.图3为实施例中电网上电时并网电压和离网电压的波形图。
35.图4为实施例中对相后并网电压和离网电压的波形图。
36.图5为实施例的控制信号时序图。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
38.图1示出了储能逆变器的一种离并网切换继电器拓扑，其中，储能逆变器的逆变电路1(主要包括逆变桥)和电网6之间设置继电器组，继电器组由多个继电器(以下又称relay)组成，用以使储能逆变器在离网运行状态和并网运行状态之间进行切换。继电器组包括位于逆变电路1一侧的逆变端继电器和位于电网6一侧的电网端继电器(也称并网端继电器)。具体而言，逆变端继电器包括一端连接于逆变电路1的l输出端的第一继电器2和一端连接于逆变电路1的n输出端的第二继电器3；电网端继电器包括一端用于连接电网6的l端的第三继电器4和一端用于连接电网6的n端的第四继电器5。第一继电器2的另一端连接于第三继电器4的另一端且二者的中间节点和负载7的一端连接，第二继电器3的另一端连接于第四继电器5的另一端且二者的中间节点和负载7的另一端连接。第三继电器4的另一端和第四继电器5的另一端之间连接有并网端电容8。负载7的两端之间连接有离网端电容9，储能逆变器停止输出后离网端电容9两端的电压为零。本文中，“逆变端”是指距逆变电路1较近的一端，“并网端”或“电网端”是指距电网6较近的一端，“离网端”是指距负载7较近的一端。
39.储能逆变器在离网运行状态时，逆变端的第一继电器2和第二继电器3闭合；电网端的第三继电器4和第四继电器5断开。储能逆变器在并网运行状态时，逆变端的第一继电器2和第二继电器3闭合，电网端的第三继电器4和第四继电器5闭合。
40.本实施例的储能逆变器由离网运行状态切换为并网运行状态的过程大体如下：
41.先对电网端的第三继电器4和第四继电器5的闭合时间、及逆变端的第一继电器2和第二继电器3的断开时间进行检测；
42.电网6来电后对逆变输出电压与电网6电压进行同步同相的对相调节；
43.检测相位零点处开始封闭逆变驱动进行离网并网切换；
44.闭驱动后延时
△
t时间进行逆变侧的第一继电器2和第二继电器3断开，同时闭合并网侧的第三继电器4和第四继电器5；
45.逆变桥输出同频同相电压，闭合逆变端的第一继电器2和第二继电器3。
46.具体结合图2所示，本实施例的离并网切换控制方法具体包括如下步骤：
47.s101、所述储能逆变器在启机进行继电器自检时，对所述储能逆变器的逆变器端的第一继电器2和第二继电器3进行断开时间的检测，测得断开时间为toff，将逆变端继电器断开时间toff记录存储在dsp的寄存器中。
48.s102、所述储能逆变器在启机进行继电器自检时，对所述储能逆变器的电网端的第三继电器4和第四继电器5进行闭合时间的检测，测得闭合时间为ton；toff＜ton时执行下述步骤，将并网端继电器闭合时间ton记录存储在dsp的寄存器中。
49.s103、使所述储能逆变器工作在离网运行状态，对所述储能逆变器的电网端电压不断进行检测。当电网6投电后，检测到电网端电压正常，检测电网6电压频率为f，将所述储能逆变器的输出电压根据电网6电压进行对相，不断调整所述储能逆变器的输出电压的相位及幅值，直到所述储能逆变器的输出电压的相位和幅值与电网6电压一致。对相前，并网电压(电网6电压)和离网电压(逆变电压)的波形如图3所示；对相后，并网电压和离网电压的波形大体重合，二者的相位一致，幅值大体一致，如图4所示。
50.s104、当所述储能逆变器的输出电压和电网6的输出电压相位幅值对齐后，对电网6电压零点进行检测，在电网6电压零时时，封闭所述储能逆变器的驱动pwm波使所述储能逆变器停止输出，此时离网端电容9两端电压几乎为零。
51.s105、逆变器输出封波封闭所述储能逆变器的驱动pwm波后，延时
△
t＝1/(2*f)-ton时间，将所述逆变端的第一继电器2和第二继电器3断开，同时将所述电网端的第三继电器4和第四继电器5闭合。参照图5所示，经过ton时间后逆变端的第一继电器2和第二继电器3完全断开，逆变器并网端的第三继电器4和第四继电器5完全闭合，此时从逆变器封波到第一继电器2和第二继电器3闭合经过的时间为
△
t+ton＝1/(2*f)，此时间为电网6电压的半个周期，因此并网端的第三继电器4和第四继电器5完全闭合的时刻依然是相位为零的时刻。并网端继电器闭合时两端电压几乎为零，因此闭合瞬间不会在回路中产生大电流，从而不会对继电器造成伤害，大幅度降低闭合瞬间大电流对继电器造成的失效。回路也没有较大的di/dt，从而也不会对回路附件的弱信号造成干扰，降低使逆变器出现误动作及重启的现象，避免造成离网重要负载7的断电情况。
52.s106、电网端的第三继电器4和第四继电器5闭合后，此时离网负载7由电网6供电，此时储能逆变器可以开始重新发出pwm波，使所述储能逆变桥的逆变电路1输出与电网6同频同相的电压。
53.s107、所述储能逆变器输出与电网6同频同相电压后，开始将所述逆变端的第一继电器2和第二继电器3闭合，所述储能逆变器输出为所述负载7提供能量，切换为并网运行状态，离网且并网完成。
54.该离并网切换控制方法可以有效减小离并网切换时relay闭合过程中的电流，从而可以使储能逆变器可以在并离网切换时平稳安全的进行；对relay使用寿命得到了保证，且失效率得到大幅度降低；relay闭合过程中也不会对整个控制系统造成不必要的干扰，从而使整个控制系统安全稳定运行；有效保证并离网切换时间，保证重要负载不间断运行。
55.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。