CN103296696A - 逆变器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种逆变器，其包括：逆变器本体，所述逆变器本体包括逆变器功率单元和逆变器控制单元，该逆变器还包括：设置在所述逆变器本体输出端与负载或电网之间的远端接触器，设置在逆变器本体输出端的逆变器输出电压采样器，以及设置在电网端的电网电压采样器；所述逆变器控制单元向逆变器功率单元发出离网或并网的指令，所述逆变器控制单元还用于控制闭合或断开分布式发电系统与电网之间的远端接触器。本发明的逆变器的有益效果在于：能够实现独立或者并网运行以及两种工作模态之间的平滑切换，方便分布式可再生能源与电网的交互使用，不致冲击电网，保护电网安全。

Description

逆变器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种储能逆变器及光伏逆变器，提供一种逆变器的双模控制方法，能够实现逆变器的独立或者并网运行以及两种工作模态之间的平滑切换，方便分布式可再生能源与电网的交互使用，为智能微电网发展提供了技术保障。

背景技术

分布式发电通常是指利用分散式资源，装机规模较小的、布置在用户附近的发电系统，它一般接入低于35千伏或更低电压等级的电网。分布式发电系统包括分布式光伏发电、分布式储能、分布式风能、油机等发电系统等，有智能微网的概念。

分布式光伏发电能够满足即发即用、降低输变电成本和电力损耗的要求，因此，在城镇规模化建筑应用光伏发电系统将成为我国发展光伏发电的主要形式之一。随着城市分布式光伏系统逐步推广应用，建筑光伏系统呈现高密度化、多点接入城市配电网的发展趋势。

目前，应用于分布式光伏发电系统和储能系统的逆变器，仅仅局限于作为常规的电流源并网运行或者作为常规的电压源离网独立运行，只是实现简单的功率控制，不能离并网之间的平滑切换，特别是无法实现离网到并网的平滑切换。

现有技术中离网到并网的切换主要是通过逆变器硬性切换来实现，也就是说，逆变器发现电网恢复供电后，不调整逆变器的输出相位和幅值使之与电网的相位和幅值一致，就直接闭合远端接触器或者静态开关。这样必然会造成对电网或者逆变器的冲击，很可能导致电网的前端开关保护跳闸，或者逆变器的过流停机、接触器或者静态开关损坏等事故发生，影响电网的安全。

但是作为智能电网的一部分，随着分布式能源的大量接入以及电网智能化建设的需要，要求逆变器具备多工作模式，能够实现独立或者并网运行以及两种工作模态之间的平滑切换，方便分布式可再生能源与电网的交互使用。

为了解决上述问题，实有必要发明一种逆变器以及该逆变器的控制方法。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种逆变器，能够实现逆变器的独立或者并网运行以及两种工作模态之间的平滑切换，克服了现有的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明的逆变器是这样设计的：

一种逆变器，其包括：逆变器本体，所述逆变器本体包括逆变器功率单元和逆变器控制单元，该逆变器还包括：设置在所述逆变器本体输出端与负载或电网之间的远端接触器，设置在逆变器本体输出端的逆变器输出电压采样器（逆变器输出电压采样电路），以及设置在电网端的电网电压采样器（电网电压采样电路）；所述逆变器控制单元向逆变器功率单元发出离网或并网的指令，所述逆变器控制单元还用于控制闭合或断开分布式发电系统与电网之间的远端接触器。

作为优选实施方式，所述远端接触器是静态开关，断路器，接触器或者其他开关器件。

本发明的另一目的是为了提供一种由离网模式向并网模式切换的逆变器控制方法，包括以下步骤：

步骤1、电网电压采样器获得电网恢复供电信号，所述电网电压采样器将该信号反馈给逆变器控制单元；

步骤2、该逆变器控制单元通过锁相环对电网电压锁相，并向逆变器功率单元发出指令，调整逆变器功率单元的输出参数A，使之与电网输出参数B一致；

步骤3、逆变器控制单元通过逆变器输出电压采样器采样，对逆变器功率单元输出的参数A和电网输出的参数B比较；

步骤4、参数A与参数B一致或者参数A相对于参数B的误差小于设定阀值时，逆变器控制单元发出指令，闭合负载及分布式发电系统与电网连接的远端接触器，完成离网模式向并网模式的切换。

作为优选实施方式，所述步骤4中的设定阈值是10%。

作为优选实施方式，所述步骤2中的参数A至少包括电压相位、幅值。

作为优选实施方式，所述步骤2中的参数B至少包括电压相位、幅值。

本发明的另一目的是为了提供一种由并网模式向离网模式切换的逆变器控制方法，包括以下步骤：

步骤1、逆变器控制单元进行检测，获得电网故障信号；

步骤2、逆变器控制单元发出指令，断开分布式发电系统与电网连接的远端接触器；

步骤3、调整逆变器的工作模式处于电压源模式，输出电压参数X固定，电流随本地负载变化；

步骤4、分布式发电系统启动供电，完成并网模式向离网模式的切换。

作为优选实施方式，所述步骤3中的参数X是电压幅值和相位。

本发明的逆变器的有益效果在于：能够实现独立或者并网运行以及两种工作模态之间的平滑切换，方便分布式可再生能源与电网的交互使用，不致冲击电网，保护电网安全。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的框图。

图2是逆变器由并网模式向离网模式切换的控制流程图。

图3是逆变器由离网模式向并网模式切换的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

请参见图1，本发明的逆变器1主要包括：逆变器本体10，设置在所述逆变器本体10输出端以及电网之间的远端接触器12，设置在逆变器本体10输出端的逆变器输出电压采样器14，以及设置在电网端的电网电压采样器16。

本发明的逆变器1的一端连接作为本地储能设备的储能电池30（例如太阳能电池阵列），另一端连接本地负载50，这样便于本发明的逆变器1离网运行。同时，连接本地负载50的一端还通过所述远端接触器12和电网40连接。

所述逆变器本体10包括逆变器功率单元100和逆变器控制单元102。所述逆变器控制单元102可以向逆变器功率单元100发出指令，闭合或断开分布式发电系统与大电网之间的远端接触器12，以实现离网或者并网运行。

优选的，所述远端接触器也可以用静态开关，断路器，接触器或者其他开关器件代替。

本发明的逆变器1分为4种逻辑模式，描述如下：

1）逆变器工作于离网模式；

逆变器1上电允许分布式发电系统启动，如果分布式发电系统并入在电网上，逆变器1的所述逆变器控制单元102发出指令，首先断开负载及分布式发电系统与大电网连接的远端接触器12（如果分布式发电系统是离网系统，未并入电网，可不需要上述步骤）；接下来，逆变器控制单元102给逆变器功率单元100发出指令，使逆变器工作于电压源模式。此时逆变器输出电压稳定，电流随本地负载变化电压电流波形，使整个分布式发电系统工作于离网模式。

2）逆变器工作于并网模式

逆变器1上电，储能电池接入分布式发电系统，所述逆变器控制单元102发出指令，闭合本地负载与大电网连接的远端接触器12；逆变器控制单元102给逆变器功率单元100发出指令，使逆变器1工作于并网电流源模式。此时逆变器输出电流根据最大功率点跟踪算法（MPPT算法）向电网最大能力输送电流或者根据系统要求进行充放电管理。

3）逆变器工作于并网模式向离网模式切换

逆变器1工作于并网电流源模式大电网故障断电；逆变器控制单元102进行反孤岛检测，认定电网发生故障，逆变器1处于孤岛模式；逆变器控制单元102发出指令，断开分布式发电系统与大电网连接的远端接触器12；调整逆变器1的工作模式处于电压源模式。此时逆变器输出电压的参数X（例如，幅值和频率）固定，电流随本地负载变化，使整个发电系统工作于离网模式。

4）逆变器工作于离网模式向并网模式切换

逆变器1工作于电压源模式，整个分布式发电系统工作于离网模式，大电网恢复供电；逆变器1电网电压采样器16检测出电网信号，反馈给逆变器控制单元102；逆变器控制单元102通过锁相环对电网电压锁相，给逆变器功率系统100发出指令，调整逆变器1的输出参数A（包括电压相位、幅值、频率），使之与电网的输出参数B(包括电压相位、幅值、频率)一致；逆变器控制系统通过对逆变器输出电压采样电路采样，对逆变器输出的电压相位、幅值、频率和电网电压相位、幅值、频率比较，满足并网要求时（即参数A相对于参数B一致或者误差小于设定的阀值时，例如小于10%），逆变器控制单元102发出指令，闭合负载及分布式发电系统与大电网连接的远端接触器，实现独立运行离网模式向并网模式的平滑切换。

Claims (8)

1.一种逆变器，其包括：逆变器本体，所述逆变器本体包括逆变器功率单元和逆变器控制单元，其特征在于：

该逆变器还包括：设置在所述逆变器本体输出端与负载或电网之间的远端接触器，设置在逆变器本体输出端的逆变器输出电压采样器，以及设置在电网端的电网电压采样器；

所述逆变器控制单元向逆变器功率单元发出离网或并网的指令，所述逆变器控制单元还用于控制闭合或断开分布式发电系统与电网之间的远端接触器。

2.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述远端接触器是静态开关，断路器，接触器或者其他开关器件。

3.如权利要求1或2所述的逆变器由离网模式向并网模式切换的逆变器控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、电网电压采样器获得电网恢复供电信号，所述电网电压采样器将该信号反馈给逆变器控制单元；

步骤2、该逆变器控制单元通过锁相环对电网电压锁相，并向逆变器功率单元发出指令，调整逆变器功率单元的输出参数A，使之与电网输出参数B一致；

步骤3、逆变器控制单元通过逆变器输出电压采样器采样，对逆变器功率单元输出的参数A和电网输出的参数B比较；

步骤4、参数A与参数B一致或者参数A相对于参数B的误差小于设定阀值时，逆变器控制单元发出指令，闭合负载及分布式发电系统与电网连接的远端接触器，完成离网模式向并网模式的切换。

4.如权利要求3所述的逆变器由离网模式向并网模式切换的逆变器控制方法，所述步骤4中的设定阈值是10%。

5.如权利要求4所述的由离网模式向并网模式切换的逆变器控制方法，所述步骤2中的参数A至少包括电压相位、幅值。

6.如权利要求5所述的由离网模式向并网模式切换的逆变器控制方法，所述步骤2中的参数B至少包括电压相位、幅值。

7.如权利要求1或2所述的逆变器由并网模式向离网模式切换的逆变器控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、逆变器控制单元进行检测，获得电网故障信号；

步骤2、逆变器控制单元发出指令，断开分布式发电系统与电网连接的远端接触器；

步骤3、调整逆变器的工作模式处于电压源模式，输出电压参数X固定，电流随本地负载变化；

步骤4、分布式发电系统启动供电，完成并网模式向离网模式的切换。

8.如权利要求7所述的由并网模式向离网模式切换的逆变器控制方法，所述步骤3中的参数X是电压幅值和相位。

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