变流器、电力系统和谐振检测方法与流程

1.本技术涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种变流器、电力系统和谐振检测方法。


背景技术：

2.随着能源需求和电力电子技术的不断发展，光伏/储能电站的并网容量不断提高，电力系统中的变流器多机并联后并入公共电网变得越来越常见。在电力系统中，储能电池或光伏发电单元产生的直流电可经直流变换器转换后输出至变流器，变流器可将其进行直流-交流转换得到市电频率的交流电后输出至公共电网，以供公共电网使用。该电力系统包括一个或多个并网的变流器，由于变流器与电网之间、多个并网的变流器之间的交互耦合现象，在变流器的输入端口和变流器的并网端口等位置容易引发谐振。
3.当电力系统中产生谐振时，会导致电力系统崩溃，影响电力系统的安全和稳定运行，因此，如何快速实时地检测出电力系统中的谐振并采取措施抑制谐振成为一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种变流器、电力系统和谐振检测方法，可快速及时地检测出谐振，提高系统安全性和稳定性。
5.第一方面，本技术提供了一种变流器，该变流器包括：控制模块、逆变模块、滤波电感和滤波电容，逆变模块的输入端用于连接直流电源，逆变模块的输出端连接滤波电感的一端，滤波电感的另一端与滤波电容的一端连接且连接点作为变流器的输出端连接交流电网；控制模块用于基于一个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值，获得变流器的输出电流有效值，变流器的多个输出电流采样值基于工频周期内的滤波电感的多个电感电流采样值和滤波电容的多个电容电流采样值得到；控制模块还用于在变流器的输出电流有效值大于谐振阈值时，控制逆变模块抑制谐振。其中，变流器的输出电流有效值可用于表示该变流器的输出电流的幅值大小，有利于反映变流器所在系统中的谐振情况。上述谐振阈值具体可基于电网类型、设备要求等进行设置，在此不作限制。
6.在本技术中，变流器中的控制模块通过获得在一个工频周期内的该变流器的多个输出电流采样值，得到该变流器的输出电流有效值。其中，变流器的输出电流采样值可基于已有的滤波电感和滤波电容的采样信息得到，且计算变流器的输出电流有效值的过程简单高效，不必增加额外的检测线路和计算量。获得输出电流有效值后，基于该输出电流有效值与谐振阈值的大小关系来确定是否发生谐振，由于该输出电流有效值可体现变流器的输出电流中各次谐波的幅值大小，可直观体现谐振是否存在，因此采用该方式有利于快速识别谐振，提高系统安全性和可靠性。
7.在一种可行的实施方式中，变流器的多个输出电流采样值中一个输出电流采样值基于一个电感电流采样值与一个电容电流采样值的差值得到。在本技术中，直接利用已有的滤波电感和滤波电容的采样信息得到变流器的输出电流采样值，进而得到输出电流有效
值，简单高效，可以提高谐振检测的速度，节省电路成本。
8.在一种可行的实施方式中，上述变流器还包括直流电容模块，逆变模块的输入端通过直流电容模块连接直流电源；控制模块还用于基于直流电容模块的输入电压在一个工频周期内的多个采样值，获得变流器的输入电压有效值；控制模块还用于在变流器的输入电压有效值大于谐振阈值时，控制逆变模块抑制谐振。可理解的，该直流电容模块的输入电压采样值，即等于该变流器的输入电压采样值。在本技术中，可直接利用已有的直流电容模块的电压采样信息得到变流器的输入电压采样值，进而得到变流器的输入电压有效值以检测谐振，该方式简单高效，有利于提高谐振检测速度。
9.在一种可行的实施方式中，上述直流电容模块包括串联的第一电容和第二电容，串联的第一电容和第二电容与逆变模块的输入端并联，第一电容和第二电容的串联连接点作为电容中点与滤波电容的另一端连接；控制模块还用于基于第一电容的输入电压与第二电容的输入电压之和，获得直流电容模块的输入电压。其中，第一电容和第二电容为支撑电容，变流器中的逆变模块的电路拓扑可以为多电平拓扑，例如，可以为两电平拓扑、中点钳位型三电平拓扑、飞跨电容型三电平拓扑等，本技术对此不作限制。本技术中，直接利用已有的第一电容和第二电容的输入电压采样信息得到变流器的输入电压有效值来检测谐振，该方式简单高效，有利于提高谐振检测速度。
10.在一种可行的实施方式中，上述直流电容模块包括第三电容，第三电容与逆变模块的输入端并联；控制模块还用于获得第三电容的输入电压作为直流电容模块的输入电压。其中，第三电容为支撑电容，变流器中的逆变模块的电路拓扑可以为两电平拓扑。本技术中，直接利用已有的第三电容的输入电压采样信息得到变流器的输入电压有效值来检测谐振，该方式简单高效，有利于提高谐振检测速度。
11.在一种可行的实施方式中，上述多个输出电流采样值包括n个输出电流采样值，上述控制模块用于基于上述n输出电流个采样值的平均值，以及上述n个输出电流采样值的均方根，获得上述输出电流有效值，上述n大于或等于上述逆变模块的开关频率的2倍。其中，一个输出电流采样值表示一个输出电流采样值。在本技术中，基于该n个输出电流采样值得到的输出电流有效值可体现该变流器的输出电流中包括的各次谐波的幅值大小，基于这些输出电流采样值得到输出电流有效值来检测谐振，有利于提高谐振检测效果和准确度。
12.在一种可行的实施方式中，上述控制模块还用于在上述变流器的输出电流有效值或输入电压有效值大于上述谐振阈值的持续时长大于或者等于参考时长时，控制上述逆变模块停止工作。上述参考时长等于该变流器的谐振保护设定时间，具体可根据实际应用场景进行设置。在本技术中，当上述有效值持续大于上述谐振阈值，且持续时长超过上述参考时长时，控制模块直接控制该变流器中的逆变模块停止工作，可防止谐振对电力系统造成的负面影响过大。
13.第二方面，本技术提供了一种变流器，该变流器包括：控制模块、逆变模块和直流电容模块，逆变模块的输入端通过直流电容模块连接直流电源，逆变模块的输出端用于连接交流电网；控制模块用于基于一个工频周期内的变流器的多个输入电压采样值，获得变流器的输入电压有效值，变流器的多个输入电压采样值基于该工频周期内的直流电容模块的多个电容电流采样值得到；控制模块还用于在变流器的输入电压有效值大于谐振阈值时，控制逆变模块抑制谐振。其中，变流器的输入电压有效值可用于表示该变流器的输入电
压的幅值大小，有利于反映变流器所在系统中的谐振情况。上述谐振阈值具体可基于电网类型、设备要求等进行设置，在此不作限制。
14.在一种可行的实施方式中，上述直流电容模块包括串联的第一电容和第二电容，上述串联的第一电容和第二电容与上述逆变模块的输入端并联；上述控制模块还用于基于上述第一电容的输入电压与上述第二电容的输入电压之和，获得上述直流电容模块的输入电压。
15.在一种可行的实施方式中，上述直流电容模块包括第三电容，上述第三电容与上述逆变模块的输入端并联；上述控制模块还用于获得上述第三电容的输入电压作为上述直流电容模块的输入电压。
16.在本技术中，变流器中的控制模块通过获得在一个工频周期内的该变流器的多个输入电压采样值，得到该变流器的输入电压有效值。其中，变流器的输入电压采样值可基于已有的直流电容模块的采样信息得到，且计算变流器的输入电压有效值的过程简单高效，不必增加额外的检测线路和计算量。获得输入电压有效值后，基于该输入电压有效值与谐振阈值的大小关系来确定是否发生谐振，由于该输入电压有效值可体现变流器的输入电压中各次谐波的幅值大小，可直观体现谐振是否存在，因此采用该方式有利于快速识别谐振，提高系统安全性和可靠性。
17.第三方面，本技术提供了一种电力系统，该电力系统包括至少两个如第一方面及第一方面任一种实施方式上述的变流器，上述至少两个上述变流器的输出端并联后通过上述变压器连接上述交流电网；上述至少两个变流器中的任一个变流器中的控制模块用于获得上述变流器的输出电流有效值，以及在上述输出电流有效值大于上述谐振阈值时，控制上述变流器中的逆变模块抑制谐振，变压器用于对上述至少两个变流器中的任一个变流器的输出电压进行升压变换并输出至上述交流电网。其中，该电力系统中的至少两个变流器的输出端并联于同一个变压器，也对应多个变流器的交流侧并机场景。在本技术中，在多个变流器交流侧并机的场景下，由于容易发生交流侧谐振，各个变流器中的控制模块可基于该逆变器的输出电流有效值来检测谐振是否存在，并在检测到谐振时采取措施以抑制谐振。这样，可以快速实时地检测出变流器交流端口侧发生的谐振，提高谐振检测速度和效果，有利于在谐振发生时及时消除谐振，从而有利于提高电力系统的稳定性和可靠性。
18.第四方面，本技术提供了一种电力系统，该电力系统包括至少两个如第一方面及第一方面任一种实施方式上述的变流器、直流母线和一个或多个直流变换器，各个直流变换器的输入端连接上述直流电源，各个直流变换器的输出端并联至上述直流母线，上述至少两个上述变流器的输入端并联至上述直流母线；上述至少两个变流器中的任一个变流器中的控制模块用于获得上述变流器中的逆变模块的输入电压有效值，以及在上述输入电压有效值大于上述谐振阈值时，控制上述变流器中的逆变模块抑制谐振；上述直流变换器用于对上述直流电源提供的直流电进行直流变换后输出至上述直流母线。其中，该电力系统中的至少两个变流器的输入端并联于直流母线，也对应多个变流器的直流侧并机场景。本技术中，在多个变流器直流侧并机的场景下，由于容易发生直流侧谐振，各个变流器中的控制模块可基于该逆变器的输入电压的有效值来检测谐振是否存在，并在检测到谐振时采取措施以抑制谐振。这样，可以快速实时地检测出变流器直流端口侧发生的谐振，提高谐振检测速度和效果，有利于在谐振发生时及时消除谐振，从而有利于提高电力系统的稳定性和
可靠性。
19.第五方面，本技术提供了一种谐振检测方法，该方法应用于变流器中的控制模块，该变流器还包括逆变模块、滤波电感和滤波电容，上述逆变模块的输入端用于连接直流电源，上述逆变模块的输出端连接上述滤波电感的一端，上述滤波电感的另一端与上述滤波电容的一端连接且连接点作为上述变流器的输出端连接交流电网；上述方法包括：基于一个工频周期内的上述变流器的多个输出电流采样值，获得上述变流器的输出电流有效值，上述变流器的多个输出电流采样值基于上述工频周期内的上述滤波电感的多个电感电流采样值和上述滤波电容的多个电容电流采样值得到；在上述变流器的输出电流有效值大于谐振阈值时，控制上述逆变模块抑制谐振。
20.在一种可行的实施方式中，上述变流器的多个输出电流采样值中一个输出电流采样值基于一个电感电流采样值与一个电容电流采样值的差值得到。
21.在一种可行的实施方式中，上述变流器还包括直流电容模块，上述逆变模块的输入端通过上述直流电容模块连接上述直流电源；上述方法还包括：基于上述直流电容模块的输入电压在一个工频周期内的多个采样值，获得上述变流器的输入电压有效值；在上述变流器的输入电压有效值大于上述谐振阈值时，控制上述逆变模块抑制谐振。
22.在一种可行的实施方式中，上述直流电容模块包括串联的第一电容和第二电容，上述串联的第一电容和第二电容与上述逆变模块的输入端并联，上述第一电容和上述第二电容的串联连接点作为电容中点与上述滤波电容的另一端连接；上述方法还包括：基于上述第一电容的输入电压与上述第二电容的输入电压之和，获得上述直流电容模块的输入电压。
23.在一种可行的实施方式中，上述直流电容模块包括第三电容，上述第三电容与上述逆变模块的输入端并联；上述方法还包括：获得上述第三电容的输入电压作为上述直流电容模块的输入电压。
24.在一种可行的实施方式中，上述多个输出电流采样值包括n个输出电流采样值，上述基于一个工频周期内的上述变流器的多个输出电流采样值，获得上述变流器的输出电流有效值，包括：基于上述n个输出电流采样值的平均值，以及上述n个输出电流采样值的均方根，获得上述输出电流有效值，上述n大于或等于上述逆变模块的开关频率的2倍。
25.在一种可行的实施方式中，上述方法还包括：在上述输出电流有效值或输入电流有效值大于上述谐振阈值的持续时长大于或者等于参考时长时，控制上述逆变模块停止工作。
26.本技术中，变流器中的控制模块可基于滤波电感和滤波电容的采样信息获得一个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值，并得到该变流器的输出电流有效值。该控制模块还可基于直流电容模块的采样信息得到该变流器的多个输入电压采样值，并得到该变流器的输入电压有效值。其中，变流器的输出电流有效值和输入电压有效值输出可基于已有的采样信息得到，且计算有效值的过程简单高效，不必增加额外的检测线路和计算量。获得上述有效值后，基于该有效值与谐振阈值的大小关系来确定是否发生谐振，由于该输出电流有效值和输入电压有效值可分别直观体现变流器的交流端口侧和直流端口侧是否存在谐振，因此采用该方式有利于快速识别谐振，提高系统安全性和可靠性。
附图说明
27.图1是本技术提供的变流器的一应用场景示意图；
28.图2是本技术提供的变流器的一结构示意图；
29.图3是本技术提供的变流器的另一结构示意图；
30.图4是本技术提供的变流器的又一结构示意图；
31.图5是本技术提供的变流器的又一结构示意图；
32.图6是本技术提供的变流器的又一结构示意图；
33.图7是本技术提供的电力系统的一结构示意图；
34.图8是本技术提供的电力系统的另一结构示意图；
35.图9是本技术提供的电力系统的另一结构示意图；
36.图10是本技术提供的谐振检测方法的一流程示意图。
具体实施方式
37.变流器是电力电子领域常用的能量变换单元，可以用于使电源的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化。新能源发电系统中，由储能系统或光伏发电器件等电源提供的直流电，可经变流器转换为交流电后输出至电网或为负载供电。也就是说，本技术提到的变流器，具有将直流电转换为交流电的功能。此变流器可以是指可将直流电转换为交流电的逆变器，也可以是指可将直流电转换为交流电以及将交流电转换为直流电的储能变流器(power conversion system,pcs)等，本技术不作限制。请参见图1，图1是本技术提供的变流器的一应用场景示意图。该变流器可应用于发电系统(也可称为电力系统)中，变流器的输入端连接直流电源的输出端，变流器的输出端可通过变压器(图1中未示出)连接交流电网，变流器可将直流电源输入的直流电变换为交流电送入交流电网。另外，变流器的输入端还可以通过直流变换器连接直流电源的输出端(图1中未示出)，该直流变换器用于对直流电源提供的直流电进行直流变换后输出给变流器。在图1所示的应用场景中，直流电源可以包括储能系统和/或光伏发电器件，在图1中，以直流电源包括储能系统进行示例。该应用场景中还可以包括直流变换器(图1中未示出)，该直流变换器的输入端与直流电源的输出端连接，直流变换器的输出端与变流器的输入端连接，直流变换器可用于将储能系统和/或光伏发电器件提供的直流电转换为直流电后输出给变流器。变流器用于将直流电源提供的直流电转换为交流电，以提供给交流电网，为通信基站或家用设备等负载供电。可理解的，当直流电源包括储能系统时，该变流器可以为储能变流器，以实现电能的双向转换，即可以把储能系统提供的直流电逆变成交流电，输送给交流电网或给负载使用；也可把电网的交流电整流为直流电，给储能系统充电。图1所示的应用场景为单个变流器并网的场景，在另一些应用场景中，电力系统中可以包括多个并网的变流器。多个变流器并联后并网，可以提高新能源发电系统如光伏/储能电站的并网容量，满足日益增加的能源需求。在由一个变流器或多个变流器并网构成的电力系统中，由于变流器与电网之间、多台并网变流器之间的交互耦合现象，在变流器的输入端口和并网输出端口极易引发谐振。谐振的存在容易导致系统崩溃，影响电力系统的安全和稳定运行。
38.本技术提供的变流器中的控制模块，基于一个工频周期内的滤波电感的多个电感电流采样值和滤波电容的多个电容电流采样值，得到该变流器的多个输出电流采样值，并
基于该多个输出电流采样值得到该变流器的输出电流有效值，基于该输出电流有效值与谐振阈值的大小关系来判断变流器所在的电力系统中是否发生谐振。由于滤波电感和滤波电容的采样信息是已有的采样的信息，输出电流有效值能直观反映出系统中的谐振情况，且该输出电流有效值的获得方式简单高效，因此可以快速及时地检测出谐振，提高系统可靠性和安全性。
39.参见图2，图2是本技术提供的变流器的一结构示意图。如图2所示，该变流器可以包括控制模块、逆变模块、滤波电感(即图2中的电感l1)和滤波电容(即图2中的电容cf)。其中，逆变模块的输入端可作为变流器的输入端与直流电源连接，该逆变模块的输出端与滤波电感的一端连接，滤波电感的另一端与滤波电容的一端连接且该连接点作为该变流器的输出端连接交流电网。在本技术中，该变流器中的逆变模块可以用于将直流电源提供的直流电逆变为交流电，该交流电经过滤波电容和滤波电感滤波后可输出至交流电网。这里，该变流器可以为储能变流器或逆变器等，具体可根据实际应用场景进行确定。可选的，如图2所示的变流器中，该滤波电感与该滤波电容相连接的一端还可以连接另一电感(图2未示出)，以提高逆变模块的输出电流的稳定性。图2所示的变流器可以为三相变流器，该变流器中可以包括由三个滤波电感和三个滤波电容组成三相滤波电路，每个滤波电感的两端分别连接逆变模块和一个滤波电容的一端，滤波电感和滤波电容的连接点作为该变流器的输出端，三个滤波电容的另一端并联。可选的，本技术提供的变流器也可以为单相变流器，该变流器中包括由一个滤波电感和一个滤波电容组成的滤波电路，此时变流器中的逆变模块可以包括两个桥臂，滤波电感的一端和滤波电容的一端分别连接两个桥臂的中点，滤波电感的另一端和滤波电容的另一端连接且该连接点作为该变流器的输出端。上述变流器中的逆变模块的拓扑结构可以为多电平拓扑，具体可以根据实际应用场景进行设置，本技术不作限制。
40.在一些可行的实施方式中，上述变流器中的控制模块可以基于一个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值，获得该变流器的输出电流有效值。在本技术中，该变流器的输出电流有效值是一个交流电流有效值，交流电流或交流电压的有效值的意义是：交流电流/交流电压在一个周期内做功的大小等于与特定直流电流/直流电压(等于该交流电流有效值)做功的大小。即从交流电流或交流电压产生的效果上来看，可以用“有效值”来表示交流电流的大小。本技术中，变流器的输出电流有效值可用于表示该输出电流的幅值大小。可理解的，当变流器所在的电力系统中存在谐振时，谐振可能发生在该变流器的输出端口侧。因此，变流器中的控制模块可以通过检测该变流器的输出电流有效值，来确定输出电流的幅值大小，从而确定是否发生谐振。进一步的，上述变流器中的控制模块获得变流器的输出电流有效值后，在该输出电流有效值大于谐振阈值时，确定该电力系统中存在谐振。该谐振阈值具体可基于电网类型、设备类型等进行设置，在此不作限制。其中，上述一个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值可基于变流器中的滤波电感在该工频周期内的多个电感电流采样值和滤波电容在该工频周期内的多个电容电流采样值得到。具体的，该多个输出电流采样值中一个输出电流采样值基于一个电感电流采样值和一个电容电流采样值的差值得到。也就是说，在一个工频周期内，每个采样时刻获得一个滤波电感的电感电流采样值i1和一个滤波电容的电容电流采样值i2，基于该时刻获得的i1与i2的差值，得到变流器在该时刻的一个输出电流采样值。这样，基于对滤波电感和滤波电容的多次采样可得到变
流器的多个输出电流采样值。之后，基于该变流器的多个输出电流采样值，可获得该变流器的输出电流有效值。可理解的，上述滤波电感的电感电流采样值和滤波电容的电容电流采样值属于该变流器正常工作时就需要获得的采样信息，也就是这些采样信息是已有的采样信息，因此，本技术实施例中，无需增加额外的输出电流采样线路，直接利用已有的滤波电感和滤波电容的采样信息可以得到变流器的输出电流有效值来检测谐振，该方式简单高效，可以提高谐振检测的速度，节省电路成本。
41.在一些可行的实施方式中，上述变流器的多个输出电流采样值可包括n个输出电流采样值，其中，n可取大于或等于该逆变模块的开关频率的2倍的值。可理解的，由于这n个输出电流采样值是基于在一个工频周期内的多个电感电流采样值和多个电容电流采样值获得的，那么利用n个输出电流采样值可以还原出该变流器的输出电流的信号波形。由于基于该n个输出电流采样值得到的输出电流有效值可体现该变流器的输出电流中包括的各次谐波的幅值大小，因此基于这些输出电流采样值得到变流器的输出电流有效值来检测谐振，有利于提高变流器的谐振检测效果和准确度。具体的，上述变流器中的控制模块可基于上述n个输出电流采样值，获得该n个输出电流采样值的平均值和均方根。再基于该n个输出电流采样值的平均值和均方根，获得该变流器的输出电流有效值。在如下公式(1)中，变流器的输出电流为i，控制模块可基于变流器的n个输出电流采样值i1、
…
、in和公式(1)获得变流器的输出电流有效值i
rms
。可理解的，当需要计算变流器的其他电学参量有效值时(如输出电压有效值、输入电流有效值或输入电压有效值等)，可将公式(1)中的输出电流i替换为对应的其他电学参量。
[0042][0043]
可理解的，在上述公式(1)中，n个输出电流采样值的均方根可表示输出电流中包括的交流分量和直流分量的总有效值，n个输出电流采样值的平均值可表示输出电流的直流分量，两者的差则可表示输出电流的交流分量有效值，也即该输出电流的有效值。可理解的，该输出电流的有效值可体现该输出电流交流分量中包括的各次谐波的幅值大小，因而可以通过比较该输出电流有效值与谐振阈值的大小，来检测是否发生谐振。
[0044]
在一些可行的实施方式中，上述变流器中的控制模块也可以基于该变流器在一个工频周期内的多个输出电压采样值，获得该变流器的输出电压有效值。在该输出电压有效值大于谐振阈值时，确定发生谐振，控制逆变模块抑制谐振。其中，变流器的输出电压采样值可直接采样得到。利用变流器的多个输出电压采样值和上述公式(1)，可得到变流器的输出电压有效值。这样，输出电压有效值的计算方式简单高效，不会增加额外的计算量，有利于提高谐振检测速度，提高系统安全性和稳定性。
[0045]
在一些可行的实施方式中，如图3所示，上述变流器还可以包括直流电容模块。变流器中的逆变模块可以通过该直流电容模块连接直流电源。直流电源实际通过直流母线连接变流器，直流母线呈感性，该直流电容模块中包括电容，因此该变流器的直流输入侧可能发生谐振。这里，变流器中的控制模块可通过检测变流器的输入电压有效值的大小，来判断该变流器的直流输入侧是否发生谐振。具体的，控制模块可基于该直流电容模块的输入电压在一个工频周期内的多个采样值，获得该变流器的输入电压有效值。例如，当获得该直流电容模块的n个输入电压采样值u1、
…
、un时，利用上述公式(1)可得到该变流器的输入电压
有效值。在该输入电压有效值大于谐振阈值时，确定该变流器的直流输入侧存在谐振，变流器的控制模块可控制逆变模块抑制谐振。一般来说，直流电容模块的输入电压采样信息也是变流器正常工作时需要获得的控制信息，因此，本技术实施例中，可直接利用已有的直流电容模块的输入电压采样信息得到变流器的输入电压有效值来检测谐振，该方式简单高效，有利于提高谐振检测速度。
[0046]
在一些可行的实施方式中，变流器中可以包括控制模块、逆变模块和直流电容模块，逆变模块的输入端通过直流电容模块连接直流电源，逆变模块的输出端用于连接交流电网。控制模块可用于基于一个工频周期内的变流器的多个输入电压采样值，获得变流器的输入电压有效值，变流器的多个输入电压采样值基于该工频周期内的直流电容模块的多个电容电流采样值得到。控制模块还可以用于在变流器的输入电压有效值大于谐振阈值时，控制逆变模块抑制谐振。其中，基于多个输入电压采样值和上述公式(1)可以得到输入电压有效值。该直流电容模块的具体结构将在下文介绍。
[0047]
可理解的，上述变流器的交流侧端口或直流侧端口均可能发生谐振，因此变流器中的控制模块，可基于与逆变模块输出端连接的滤波电感和滤波电容的电流采样信息获得输出电流有效值，基于该输出电流有效值的大小来检测变流器的交流侧端口是否发生谐振。另一方面，该变流器中的控制器，也可以基于与逆变模块输入端连接的直流电容模块的电压采样信息获得输入电压有效值，基于该输入电压有效值的大小来变流器的直流侧端口是否发生谐振。可选的，该变流器中的控制器可以获得该变流器的输出电流有效值和输入电压有效值，基于两者与谐振阈值的关系同时检测变流器的交流侧端口和直流侧端口是否发生谐振。
[0048]
在一些可行的实施方式中，如图4所示，上述直流电容模块可以包括串联的第一电容(如图4中的电容c1)和第二电容(如图4中的电容c2)，该串联的第一电容和第二电容与逆变模块的输入端并联，第一电容和第二电容的串联连接点作为电容中点与变流器中的滤波电容的另一端连接。具体的，当变流器为三相变流器时，上述电容中点与三个滤波电容的并联连接点连接。其中，第一电容和第二电容为支撑电容，变流器中的逆变模块的电路拓扑可以为多电平拓扑，例如，可以为两电平拓扑、中点钳位型三电平拓扑、飞跨电容型三电平拓扑等，本技术对此不作限制。在如图4所示的变流器中，控制模块可以基于第一电容的输入电压与第二电容的输入电压之和，获得直流电容模块的输入电压。可理解的，第一电容和第二电容的输入电压采样信息也可以为变流器正常工作时本需要获得的控制信息，因此，本技术实施例中，可直接利用已有的第一电容和第二电容的输入电压采样信息得到变流器的输入电压有效值来检测谐振，该方式简单高效，有利于提高谐振检测速度。
[0049]
在一些可行的实施方式中，如图5所示，上述直流电容模块可以包括第三电容(如图5中的电容c3)，该第三电容与逆变模块的输入端并联。这里，第三电容为支撑电容，变流器中的逆变模块的电路拓扑可以为两电平拓扑。在如图4所示的变流器中，控制模块可以获得第三电容的输入电压作为直流电容模块的输入电压。可理解的，第三电容的输入电压采样信息也可以为变流器正常工作时本需要获得的控制信息，因此，本技术实施例中，可直接利用已有的第三电容的输入电压采样信息得到变流器的输入电压有效值来检测谐振，该方式简单高效，有利于提高谐振检测速度。
[0050]
在一些可行的实施方式中，如图6所示，上述直流电容模块可以包括串联的第一电
容(如图6中的电容c1)和第二电容(如图6中的电容c2)，还可以包括第三电容(如图6中的电容c3)。其中，该串联的第一电容和第二电容与逆变模块的输入端并联，第三电容也与逆变模块的输入端并联。第一电容和第二电容的串联连接点作为电容中点与变流器中的滤波电容的另一端连接。具体的，当变流器为三相变流器时，上述电容中点与三个滤波电容的并联连接点连接。其中，第一电容和第二电容为支撑电容，变流器中的逆变模块的电路拓扑可以为多电平拓扑，例如，可以为两电平拓扑、中点钳位型三电平拓扑、飞跨电容型三电平拓扑等，本技术对此不作限制。第三电容可以起稳压、滤波作用。在如图6所示的变流器中，控制模块可以基于第一电容的输入电压与第二电容的输入电压之和，获得直流电容模块的输入电压。或者，控制模块可以获得第三电容的输入电压作为直流电容模块的输入电压。可理解的，第一电容和第二电容的输入电压采样信息以及第三电容的输入电压采样信息也可以为变流器正常工作时本需要获得的控制信息，因此，本技术实施例中，可直接利用已有的第一电容和第二电容的输入电压采样信息或第三电容的输入电压采样信息，得到变流器的输入电压有效值来检测谐振，该方式简单高效，有利于提高谐振检测速度。
[0051]
在一些可行的实施方式中，上述变流器中的控制模块可通过获得该变流器的输入电流在一个工频周期内的多个采样值，来获得该变流器的输入电流有效值。由于变流器的输入电流也可作为常用的控制参量，即该输入电流的采样值也为电力系统中需要的采样信息，因此该过程简单高效，不会增加额外的计算量，有利于提高谐振检测速度，提高系统安全性和稳定性。
[0052]
在一些可行的实施方式中，当电力系统中存在谐振且谐振发生在上述变流器的输入侧或输出侧时，该变流器中的控制模块可通过实施控制策略来抑制谐振，如控制该变流器中的逆变模块降低输出功率(可称为降额)或调节开关频率等。其中，调节开关频率可以包括提高pwm控制频率和降低pwm控制频率，在此不作限制。可理解的，通过降额或调节开关频率，可以转移电力系统的工作点，使得系统避开谐振频率点，从而能实现抑制谐振。采用该方法抑制谐振，可以提高系统安全性和稳定性。另外，由于该谐振抑制方法为软件控制方法，通过软件控制方法来实现抑制谐振，可以不用额外增加电感以降低谐振频率，从而可以减小设备体积、重量，有利于节省成本。
[0053]
在一些可行的实施方式中，上述变流器中的控制模块还用于在该变流器的输出电流有效值或输入电压有效值大于该谐振阈值的持续时长大于或者等于参考时长时，控制该变流器中的逆变模块停止工作。上述参考时长等于该变流器的谐振保护设定时间，具体可根据实际应用场景进行设置，本技术不作限制。可理解的，当上述变流器的输出电流有效值或输入电压有效值持续大于上述谐振阈值，且持续时长超过上述参考时长时，说明该电力系统中存在谐振且无法有效抑制谐振，此时，控制模块可直接控制该变流器中的逆变模块停止工作，即控制该变流器关机，以防止谐振对电力系统造成的负面影响过大。
[0054]
以上具体介绍了变流器检测谐振和抑制谐振的过程，下面介绍在多个变流器并联后并网的实际应用场景下各变流器如何检测谐振和抑制谐振。
[0055]
在一些可行的实施方式中，请参见图7，如图7所示，本技术还提供一种电力系统，该电力系统包括至少两个变流器(如图7中的变流器1、
……
、变流器n，n大于或等于2)，每个变流器可为如图2-图6中的任一种变流器。该至少两个变流器的输出端并联后通过同一个变压器连接上述交流电网；也就是说，该至少两个变流器的输出端并联于同一个变压器，变
流器应用于该电力系统，也可称变流器应用于交流侧并机场景。那么由于这些变流器之间以及变流器与电网之间的交互耦合作用，该至少两个变流器的输出端口侧容易发生谐振。在此场景下，该至少两个变流器中的任一个变流器中的控制模块，均可以获得该变流器的输出电流有效值或输出电压有效值，以及在该输出电流有效值或输出电压有效值大于所述谐振阈值时，控制该变流器中的逆变模块通过降低输出功率或调节开关频率以抑制谐振。其中，每个变流器中的控制模块获得该变流器的输出电流有效值或输出电压有效值的过程，可以参考上文的相关描述，在此不再进行赘述。该电力系统中的变压器可用于对任一个变流器的输出电压进行升压变换。当该变流器为储能变流器时，该变压器还可用于将交流电网提供的交流电进行变换后提供给储能变流器。本技术实施例中，在多个变流器交流侧并机的场景下，由于容易发生交流侧谐振，各个变流器中的控制模块可基于该逆变器的输出电流有效值来检测谐振是否存在，并在检测到谐振时采取措施以抑制谐振。这样，可以快速实时地检测出变流器交流端口侧发生的谐振，提高谐振检测速度和效果，有利于在谐振发生时及时消除谐振，从而有利于提高电力系统的稳定性和可靠性。
[0056]
在一些可行的实施方式中，请参见图8，如图8所示，本技术还提供一种电力系统，该电力系统包括至少两个变流器(如图8中的变流器1、
……
、变流器n，n大于或等于2)，每个变流器可为如图3-图6中的任一种变流器。该电力系统中还可包括直流母线和一个或多个直流变换器(如图8中的直流变换器1、
……
、直流变换器m，m大于或等于1)。其中，各个直流变换器的输入端连接直流电源。如图8所示，一个直流变换器可连接一个直流电源，本技术不对该电力系统中包括的直流电源的数量进行限制。各个直流变换器的输出端并联至直流母线，上述至少两个变流器的输入端并联至同一个直流母线(如图8所示的直流母线)。其中，该电力系统中的直流变换器可用于对直流电源提供的直流电进行直流变换，并输出至直流母线。直流母线可用于为该变流器提供直流电压。本实施例中，该电力系统包括的至少两个变流器的输入端并联于同一个直流母线，变流器应用于该电力系统，也可称变流器应用于直流侧并机场景。那么由于这些变流器之间以及变流器与直流变换器、直流电源之间的交互耦合作用，该至少两个变流器的输入端口侧容易发生谐振。在此场景下，上述至少两个变流器中的任一个变流器中的控制模块，均可用于获得该变流器的输入电流有效值或输入电压有效值，以及在该输入电流有效值或输入电压有效值大于上述谐振阈值时，控制该变流器中的逆变模块降低输出功率或调节开关频率以抑制谐振。其中，每个变流器中的控制模块获得该变流器的输入电流有效值或输入电压有效值的过程，可以参考上文的相关描述，在此不再进行赘述。也就是说，在多个变流器直流侧并机的场景下，由于容易发生直流侧谐振，各个变流器中的控制模块可基于该逆变器的输入电流有效值或输入电压有效值来检测谐振是否存在，并在检测到谐振时采取措施以抑制谐振。这样，可以快速实时地检测出变流器直流端口侧发生的谐振，提高谐振检测速度和效果，有利于在谐振发生时及时消除谐振，从而有利于提高电力系统的稳定性和可靠性。
[0057]
在一些可行的实施方式中，请参见图9，如图9所示，本技术还提供一种电力系统，该电力系统包括至少两个变流器(如图9中的变流器1、
……
、变流器n，n大于或等于2)，还包括直流母线和一个或多个直流变换器(如图9中的直流变换器1、
……
、直流变换器m，m大于或等于1)，每个变流器的结构可如图2或图3所示。各个直流变换器的输入端连接直流电源，如图9所示，一个直流变换器可连接一个直流电源，本技术不对该电力系统中包括的直流电
源的数量进行限制。各个直流变换器的输出端并联至上述直流母线，上述至少两个变流器的输入端并联至同一个直流母线(如图9所示的直流母线)，上述至少两个变流器的输出端并联后通过同一变压器连接至交流电网。也就是说，该电力系统中的至少两个变流器的输入端并联于同一个直流母线，输出端并联于同一个变压器，变流器应用于该电力系统，也可称变流器应用于交直流侧并机场景。在该场景下，由于变流器之间以及变流器与电网、变流器与直流变换器和直流电源之间的交互耦合作用，有可能在该至少两个变流器的交流端口侧发生谐振，也有可能在该至少两个变流器的直流端口侧发生谐振。在该交直流并机场景下，该至少两个变流器中的任一个变流器中的控制模块，均可用于获得该变流器的输入电流有效值、输入电压有效值、输出电流有效值或输出电压的有效值，以及在相应的有效值大于上述谐振阈值时，控制该变流器中的逆变模块降低输出功率或调节开关频率以抑制谐振。也就是说，在多个变流器交直流侧并机的场景下，由于容易发生直流侧谐振和交流侧谐振，各个变流器中的控制模块可基于该逆变器的输入电流有效值、输入电压有效值、输出电流有效值或输出电压有效值来检测谐振是否存在，并在检测到谐振时采取措施以抑制谐振。其中，每个变流器中的控制模块获得该变流器中的逆变模块的输入电流有效值、输入电压有效值、输出电流有效值或输出电压有效值的过程，可以参考上文的相关描述，在此不再进行赘述。这样，在多个变流器交直流侧并机的场景下，无论电力系统中在变流器的直流侧端口还是交流侧端口产生谐振，均可以快速实时地检测出谐振，提高谐振检测速度，及时抑制谐振，有利于提高电力系统的稳定性和可靠性。
[0058]
在一些可行的实施方式中，上述至少两个变流器中每个变流器中的控制模块可以是独立的，即一个变流器包括一个控制模块。可选的，上述至少两个变流器中的两个或两个以上变流器包括的两个或两个以上控制模块也可以是集成一体的，即两个或两个以上变流器对应一个控制模块。该控制模块可以是独立于变流器之外的控制装置。具体可以根据实际应用场景进行确定，本技术对此不作限制。
[0059]
本技术中，变流器中的控制模块通过获得在一个工频周期内的该变流器的多个输出电流采样值，得到该变流器的输出电流有效值。其中，变流器的输出电流采样值可基于已有的滤波电感和滤波电容的采样信息得到，且计算变流器的输出电流有效值的过程简单高效，不必增加额外的检测线路和计算量。获得输出电流有效值后，基于该输出电流有效值与谐振阈值的大小关系来确定是否发生谐振，由于该输出电流有效值可体现变流器的输出电流中各次谐波的幅值大小，可直观体现谐振是否存在，因此采用该方式有利于快速识别谐振，提高系统安全性和可靠性。
[0060]
请参见图10，图10为本技术提供的一种谐振检测方法的流程示意图。该方法可应用于变流器中的控制模块，该变流器还包括逆变模块、滤波电感、滤波电容和直流电容单元，该逆变模块的输入端连接直流电源，该逆变模块的输出端连接交流电网；该变流器的结构可以如图3-图6中任一个图所示，该变流器可应用于如图1、图7、图8、或图9所示的应用场景。
[0061]
如图10所示，该方法可以包括但不限于以下步骤：
[0062]
步骤s1001，变流器中的控制模块获得一个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值或变流器的多个输入电压采样值。
[0063]
具体的，当该变流器在多机并网且交流侧并机的场景下，该控制模块可以获得一
个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值。当该变流器在多机并网且直流侧并机的场景下，该控制模块可以获得一个工频周期内的变流器的多个输入电压采样值。当该变流器在多机并网且交直流侧并机的场景下，该控制模块可以获得一个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值或变流器的多个输入电压采样值，也可以获得一个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值和变流器的多个输入电压采样值。
[0064]
在一些可行的实施方式中，如图3所示，该变流器可包括逆变模块、滤波电容和滤波电感，其中，逆变模块的输入端用于连接直流电源，所述逆变模块的输出端连接所述滤波电感的一端，所述滤波电感的另一端与所述滤波电容的一端连接且连接点作为所述变流器的输出端连接交流电网。这里，逆变模块的电路拓扑可以为多电平拓扑。变流器中的控制模块可以基于在该工频周期内的滤波电感的多个电感电流采样值和滤波电容的多个电容电流采样值，得到该变流器的多个输出电流采样值。具体的，每个输出电流采样值基于一个电感电流采样值和一个电容电流采样值的差值得到。可理解的，该滤波电感的输出电流的采样值和滤波电容的采样值属于该变流器本需要获得的采样信息，因此，变流器中的控制模块可直接基于该滤波电感的输出电流的采样值和该滤波电容的输出电流的采样值，获得该变流器的输出电流采样值，这样，可以节省电路成本，简单高效。
[0065]
在一些可行的实施方式中，如图3所示，逆变模块的输入端通过直流电容模块连接直流电源，这里，直流电容模块的输入电压等于变流器的输入电压。因此，变流器中的控制模块可以获得该直流电容模块的输入电压在一个工频周期内的多个采样值，作为该变流器在该工频周期内的多个输入电压采样值。可选的，当直流电容模块包括如图4所示的第一电容和第二电容时，控制模块可基于第一电容和第二电容的输入电压之和，得到直流电容模块的输入电压。可选的，当直流电容模块包括如图5所示的第三电容时，控制模块可获得第三电容的输入电压作为该直流电容模块的输入电压。可选的，当直流电容模块包括如图6所示的第一电容、第二电容和第三电容时，控制模块可以基于第一电容和第二电容的输入电压之和，得到直流电容模块的输入电压。该控制模块也可获得第三电容的输入电压作为该直流电容模块的输入电压。由于第一电容、第二电容的电压采样信息或第三电容的电压采样信息是已有的采样信息，因此直接利用已有的直流滤波电容的采样信息得到变流器的输入电压采样值，进而得到逆变模块的输入电压的有效值，该方法简单高效，可提高谐振检测的速度，节省电路成本。
[0066]
步骤s1002，基于多个输出电流采样值获得该变流器的输出电流有效值或基于多个输入电压采样值获得该变流器的输入电压有效值。
[0067]
为方便描述，以获得变流器的输出电流有效值的过程为例进行介绍。假设上述多个输出电流采样值包括n个输出电流采样值，那么，控制模块可基于该n个输出电流采样值的平均值，以及该n个输出电流采样值的均方根，获得上述输出电流有效值。其中，n的值大于或等于所述逆变模块的开关频率的2倍。具体的，可基于上述公式(1)和n个输出电流采样值，获得该输出电流有效值。当基于多个输入电压采样值获得该变流器的输入电压有效值。时，可将公式(1)中的输出电流i替换为对应的变流器的输入电压u。
[0068]
步骤s1003，判断该输出电流有效值或输入电压有效值是否大于谐振阈值，若是，执行步骤s1004，若否，返回步骤s1001。
[0069]
其中，该谐振阈值具体可基于电网类型、设备要求等进行设置，在此不作限制。
[0070]
步骤s1004，控制逆变模块降低输出功率或调节开关频率以抑制谐振。
[0071]
其中，调节开关频率可以包括提高pwm控制频率和降低pwm控制频率，在此不作限制。可理解的，通过降额或调节开关频率，可以转移电力系统的工作点，使得系统避开谐振频率点，从而能实现抑制谐振。通过该方法抑制谐振，可以提高系统安全性和稳定性。另外，由于该方式为软件控制方法，通过软件控制方法来实现抑制谐振，可以不用额外增加电感以降低谐振频率，从而可以减小设备体积、重量，有利于节省成本。
[0072]
步骤s1005，判断该输出电流有效值或输入电压有效值大于谐振阈值的持续时长是否大于参考时长，若是，执行步骤s1006，若否，返回步骤s1001。
[0073]
其中，该参考时长等于该变流器的谐振保护设定时间，具体可根据实际应用场景进行设置，本技术不作限制。
[0074]
步骤s1006，控制逆变模块停止工作。
[0075]
具体的，可以先进行谐振告警，然后在控制逆变模块停止工作，即控制变流器关机。这样，可以在无法及时抑制谐振的情况下，直接关机，避免对电力系统造成更大的负面影响。
[0076]
本技术中，变流器中的控制模块可基于滤波电感和滤波电容的采样信息获得一个工频周期内的变流器的多个输出电流采样值，并得到该变流器的输出电流有效值。该控制模块还可基于直流电容模块的采样信息得到该变流器的多个输入电压采样值，并得到该变流器的输入电压有效值。其中，变流器的输出电流有效值和输入电压有效值输出可基于已有的采样信息得到，且计算有效值的过程简单高效，不必增加额外的检测线路和计算量。获得上述有效值后，基于该有效值与谐振阈值的大小关系来确定是否发生谐振，由于该输出电流有效值和输入电压有效值可分别直观体现变流器的交流端口侧和直流端口侧是否存在谐振，因此采用该方式有利于快速识别谐振，提高系统安全性和可靠性。
[0077]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。