一种逆变器输出短路保护控制方法、系统及存储介质与流程

本技术涉及逆变器，尤其是涉及一种逆变器输出短路保护控制方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成定频定压或调频调压交流电（一般为220v,50hz正弦波）的转换器。目前广泛应用于生产生活中。电压电流双闭环控制模式是传统逆变器的双闭环控制，即电压作为外环，电流内环的控制方式，工作原理是电压外环采样输出电压和设定的基准电压进行比较，得出误差信号作为电流内环的电流基准，再通过采样输出电流进行比较，得出误差电压输入到比较器和三角波进行比较，得出对应的pwm信号。

2、逆变器中设置有短路保护回路，短路保护回路是保证逆变器稳定性的重要组成部分。传统的短路保护回路通常用迟滞比较器，将输入的电压与预设的电压阈值进行比较，控制逆变器输出的开断，以限制最大电流，对功率器件进行保护。当逆变器进入短路保护后，关闭输出，需重新上电或定时开启解除短路故障。

3、上述方式虽然实现了保护效果，但也使得逆变器容易因存在的感性或容性负载导致出现误保护现象，若采用加大迟滞比较器检测时长的方式，又会导致系统响应变慢，容易出现烧功率器件的现象，使逆变器的整体稳定性下降。

技术实现思路

1、为了改进传统逆变器短路保护的局限性，实现安全可靠的短路保护控制，本技术提供一种逆变器输出短路保护控制方法、系统及存储介质。

2、第一方面，本技术提供一种逆变器输出短路保护控制方法，采用如下的技术方案：

3、一种逆变器输出短路保护控制方法，所述控制方法包括下列步骤：

4、实时获取逆变器输出端的电流信号与电压信号；

5、判断所述电流信号是否超过峰值电流保护值；

6、若超过，基于所述电流信号计算电流变化率di/dt；

7、若所述电流变化率di/dt持续高于预设电流变化率、且所述电压信号小于电压预设值，判断逆变器发生短路故障，输出动作信号；

8、基于所述动作信号，逆变器执行保护动作。

9、通过采用上述技术方案，在逆变器出现大电流信号时，立即判断该过流故障的实际情况，根据逆变器输出滤波电感的电流变化率di/dt和逆变器输出端的电压信号作为判断依据。当电压信号小于电压预设值同时电流变化率di/dt持续高于预设电流变化率，即可判断逆变器确实发生了短路故障，输出动作信号控制逆变器执行相应的保护动作。其中电压预设值为很低的接近零的值，主要考虑输出线及负载内阻的存在，在短路大电流流过的情况下，在输出端会产生一定的电压压降，不可能达到绝对的0v。当逆变器因感性或容性负载导致出现大电流信号时，仅表现启动负载瞬间出现大电流变化率di/dt，而不会持续出现大电流变化率，此时逆变器不执行保护动作，避免了误保护现象的出现，且通过电流变化率di/dt判断短路故障系统响应快。改进了传统逆变器短路保护的局限性，实现安全可靠的短路保护控制。

10、优选的：所述的执行保护动作，具体为：将逆变器调整为基准可调正弦波电流源控制模式，所述基准可调正弦波电流源控制模式为恒流源输出。

11、基准可调正弦波电流源控制模式是单电流环控制模式，设定一个可调的正弦基准到电流内环，作为恒流源输出完全能控制在想要的设定值。通过采用上述技术方案，基准可调正弦波电流源控制模式能够将故障电流控制在给定基准的正弦电流附近，因此能实现即便在短路故障情况下，逆变器也能输出可控的正弦波电流源，并不停止工作，且能够有效降低功率器件在短路故障下的温升。

12、优选的：所述将逆变器调整为基准可调正弦波电流源控制模式，具体包括下列步骤：

13、预设功率器件的温度与最大电流限制参数对照表；

14、实时获取功率器件的温度信息；

15、基于所述温度信息，根据所述对照表中对应的所述最大电流限制参数调整所述基准可调正弦波电流源控制模式的最大限流值。

16、通过采用上述技术方案，在短路故障情况下，逆变器根据功率器件的温度实时调整输出的正弦波电流源，从而确保功率器件在安全可靠的情况下运行，也能够有效避免功率器件进一步温升。

17、优选的：所述功率器件包括igbt管、功率mos管、输出滤波电感或输出电容，所述最大限流值选择各功率器件中最低的所述最大电流限制参数设置。

18、优选的：所述基于所述电流信号计算电流变化率di/dt，之前还包括下列步骤：将逆变器调整为硬件峰值电流逐周限流模式，所述硬件峰值电流逐周限流模式通过逐周减小pwm的脉宽限制电流大小。

19、硬件峰值电流逐周限流模式属于硬件保护模式。通过采用上述技术方案，利用逆变器输出端实时电流信号与峰值电流保护值比较，当发生过流故障时，逆变器逐周关断pwm驱动信号，限制过高的上升电流，可有效保护igbt管等功率器件工作在soa安全工作区内，使器件不受损坏。采用硬件峰值电流逐周限流保护与软件判断过流故障情况相结合的方式，避免了软件保护失效时导致的烧功率管现象，进一步实现逆变器安全可靠的短路保护控制。

20、优选的：所述最大限流值小于所述峰值电流保护值。

21、通过采用上述技术方案，最大限流值设定小于峰值电流保护值，目的是让软件保护优先起作用、不触发硬件限流，当上述基准可调正弦波电流源控制模式意外失效后，才会进入硬件峰值电流逐周限流模式，通过灵活调节正弦波电流源的大小，实现在出现短路故障的情况下，逆变器也能输出可控的正弦波电流源，有效降低功率器件在短路故障下的温升。

22、优选的：所述基于所述动作信号，逆变器执行保护动作，之后还包括下列步骤：

23、当所述电压信号大于所述电压预设值时，将逆变器调整为电压电流双闭环控制模式。

24、通过采用上述技术方案，控制方法具备快速解除短路保护功能。当逆变器输出端电压信号大于电压预设值时，即代表短路故障解除，短路故障一经解除，逆变器立即恢复到正常工作模式。

25、第二方面，本技术提供一种逆变器输出短路保护控制系统，采用如下的技术方案：

26、一种逆变器输出短路保护控制系统，所述控制系统包括：

27、电流检测模块，用于检测输出滤波电感的电流信号；

28、电压检测模块，用于检测逆变器输出端的电压信号；

29、温度检测模块，用于检测功率器件的温度信息；

30、控制模块，用于调整逆变器的工作模式，所述工作模式包括电压电流双闭环控制模式和基准可调正弦波电流源控制模式；当所述工作模式为所述基准可调正弦波电流源控制模式时，基于所述温度信息调整输出的最大限流值；

31、其中，当逆变器正常工作时，工作模式为所述电压电流双闭环控制模式；当根据所述电流信号计算的电流变化率di/dt持续高于预设电流变化率、且所述电压信号小于电压预设值，判断逆变器发生短路故障，所述控制模块（4）调整逆变器为所述基准可调正弦波电流源控制模式；当短路故障解除时，所述控制模块（4）调整逆变器为所述电压电流双闭环控制模式。

32、优选的：所述工作模式还包括硬件峰值电流逐周限流模式；

33、所述控制模块还用于判断所述电流信号是否大于预设的峰值电流保护值，所述峰值电流保护值大于所述最大限流值；

34、其中，当所述电流信号大于所述峰值电流保护值时，所述控制模块调整逆变器为所述硬件峰值电流逐周限流模式。

35、第三方面，本技术提供一种存储介质，采用如下的技术方案：

36、一种存储介质，所述存储介质存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现逆变器输出短路保护控制方法。

37、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

38、1.逆变器切换至基准可调正弦波电流源控制模式，根据功率器件的温度输出相适应的正弦波电流源，有效降低功率器件在短路故障下的温升；

39、2.逆变器切换至硬件峰值电流逐周限流模式，通过对输出的pwm信号逐周减小脉宽来限制过高的上升电流，作为软件保护失效时的第二道保险，避免出现烧功率管的现象；

40、3.逆变器具备快速解除短路保护功能，即短路故障一解除，立即恢复到正常运行模式。