一种实现逆变器并网 离网无缝切换的装置及方法

一种实现逆变器并网离网无缝切换的装置及方法专利01专利背景附图说明发明内容技术领域目录03020405权利要求荣誉表彰实施方式目录0706基本信息《一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法》是广东志成冠军集团有限公司和华中科技大学于2013年7月11日申请的发明专利，该专利的申请号为，公布号为CNA，授权公布日为2013年11月20日，发明人是张宇、周志文、李民英、王振华、李署明。《一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法》所述方法包括：所述数字信号处理器向处于闭合状态的所述反并联可控硅发出关断信号，所述数字信号处理器根据检测到的通过所述滤波电感的电流的方向，反向给定控制量限幅值，并输出所述控制量限幅值给所述脉冲发生单元，所述脉冲发生单元根据所述控制量限幅值生成调制波，将所述调制波输入至所述驱动单元，所述驱动单元连接逆变器的控制逻辑，控制逆变器的输出电流，迫使所述反并联可控硅的电流换流，以关断所述反并联可控硅。该发明实现了逆变器从并模式到离模式的快速切换，保证了从并模式到离模式的切换过程中本地负载的不间断供电。2016年12月7日，《一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法》获得第十八届中国专利优秀奖。（概述图为《一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法》摘要附图）专利背景专利背景随着对供电可靠性要求的不断提高，当电解列时，并逆变器被期望能够与电断开并独立运行，为本地关键负载供电，故并逆变器一般都有并运行和离运行两种工作模式。当并逆变器两种模式进行切换时，为保证本地负载的不间断供电，衍生出了无缝切换的概念。并逆变器通常采用反并联可控硅作为模式切换的切换开关。并逆变器运行于并模式时，控制模式一般采用电流控制，反并联可控硅处于闭合状态从而本地负载电压由电提供；当并逆变器运行于离模式时，反并联可控硅处于断开状态，控制系统通常为电压控制，可保证本地负载对电压幅值和频率的要求；当电发生短路故障时，因电压源不能短路故并逆变器必须先关断使逆变器脱离电，再把控制模式从并电流反馈控制转为离电压反馈控制。反并联可控硅控制系统可控制其开通，但必须使其通过的电流换流才可使其关断。故如何通过反并联可控硅的电流快速过零从而关断反并联可控硅成为实现逆变器并-离无缝切换的关键问题之一。人们围绕如何使通过反并联可控硅的电流快速换流的问题设计出了多种换流策略，如电流自然过零换流、基于电压幅值调节或相位调节的强迫换流、基于电压瞬时值调节的强迫换流以及基于电流调节的强迫换流等。上述方法有的方法切换时间太长，无法保障负载供电的连续性，有的方法无法适应电严重故障下的模式切换，有的方法需要额外增加传感器。

发明内容专利目的有益效果技术方案发明内容专利目的《一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法》的目的在于提供一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法，来解决以上技术问题。

技术方案第一方面，《一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法》提供一种实现逆变器并/离无缝切换的装置，包括：数字信号处理器、脉冲发生单元、驱动单元和反并联可控硅；其中，所述数字信号处理器，用于在电电源发生故障时，根据检测到的通过逆变器的滤波电感的电流的方向，反向给定控制量限幅值并输出所述控制量限幅值给所述脉冲发生单元；所述脉冲发生单元，用于根据所述控制量限幅值生成调制波，将所述调制波输入至所述驱动单元；所述驱动单元，用于根据所述调制波驱动逆变器输出，使通过所述反并联可控硅的电流换流。所述实现逆变器并/离无缝切换的装置还包括电感电流传感器，所述数字信号处理器包括电感电流控制器；所述电感电流传感器的输入端连接所述滤波电感的一端，用于检测通过所述滤波电感的电流，所述电感电流传感器的输出端连接所述电感电流控制器，所述电感电流控制器用于在并模式下控制通过所述滤波电感的电流。优选的，所述数字信号处理器还包括滞环控制器和周期寄存器，所述周期寄存器为定时器，所述滞环控制器的输入端与所述电感电流传感器的输出端连接，所述滞环控制器的输出端与所述脉冲发生单元的输入端连接，用于根据所述检测到的通过逆变器的滤波电感的电流的方向，反向给定控制量限幅值并输出至所述脉冲发生单元，所述脉冲发生单元根据所述控制量限幅值和所述周期寄存器的值生成调制波。有益效果首先数字信号处理器向处于闭合状态的反并联可控硅发出关断信号，数字信号处理器根据采样得到的通过滤波电感的电流信号反向给定控制量限幅值并输出给脉冲发生单元，脉冲发生单元根据控制量限幅值生成调制波，将调制波输入至驱动单元，驱动单元连接逆变器的控制逻辑，根据调制波信号驱动逆变器，控制逆变器的输出电流，使通过反并联可控硅的电流进行快速换流，以关断所述反并联可控硅。《一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法》在不增加硬件成本且便于数字实现，逆变器在任何时刻都可以实现电流快速过零从而关断反并联可控硅，实现逆变器并-离的快速切换。

附图说明附图说明图1为逆变器并/离无缝切换的装置简化电路图。图2为单相并逆变器并/离无缝切换装置的主电路图。图3为《一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法》的并-离切换过程波形图。图中：1、逆变桥；2、滤波电感；3、滤波电容；4、本地负载；5、反并联可控硅；6、线路等效电感；7、电电源；8、直流电压源；9、数字信号处理器；10、电电压传感器；11、电感电流传感器；12、逆变电压传感器；13、锁相环；14、电感电流控制器；15、逆变电压控制器；16、滞环控制器；17、脉冲发生单元；18、驱动板。

技术领域技术领域《一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法》涉及逆变器控制方法的领域，尤其涉及一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法。

权利要求权利要求1.一种实现逆变器并/离无缝切换的装置，其特征在于，包括：数字信号处理器、脉冲发生单元、驱动单元和反并联可控硅；其中，所述数字信号处理器，用于在电电源发生故障时，根据检测到的通过逆变器的滤波电感的电流的方向，反向给定控制量限幅值并输出所述控制量限幅值给所述脉冲发生单元；所述脉冲发生单元，用于根据所述控制量限幅值生成调制波，将所述调制波输入至所述驱动单元；所述驱动单元，用于根据所述调制波驱动逆变器输出，使通过所述反并联可控硅的电流换流；其中，所述的实现逆变器并/离无缝切换的装置，还包括电感电流传感器，所述数字信号处理器包括电感电流控制器；所述电感电流传感器的输入端连接所述滤波电感的一端，用于检测通过所述滤波电感的电流，所述电感电流传感器的输出端连接所述电感电流控制器，所述电感电流控制器用于在并模式下控制通过所述滤波电感的电流；其中，所述数字信号处理器还包括滞环控制器和周期寄存器，所述周期寄存器为定时器，所述滞环控制器的输入端与所述电感电流传感器的输出端连接，所述滞环控制器的输出端与所述脉冲发生单元的输入端连接，用于根据所述检测到的通过逆变器的滤波电感的电流的方向，反向给定控制量限幅值并输出至所述脉冲发生单元，所述脉冲发生单元根据所述控制量限幅值和所述周期寄存器的值生成调制波。2.根据权利要求1所述的实现逆变器并/离无缝切换的装置，其特征在于，还包括逆变电压传感器，所述数字信号处理器还包括逆变电压控制器；所述逆变电压传感器的输入端连接逆变器的滤波电容两端，用于采样所述滤波电容的电压，所述逆变电压传感器的输出端连接所述逆变电压控制器的输入端，所述逆变电压控制器用于在离模式下控制逆变器的逆变输出电压。实施方式实施方式参考图1，《一种实现逆变器并/离无缝切换的装置及方法》提出的实现逆变器并/离无缝切换的装置，包括：在逆变器的交流侧设置有电感电流传感器11和反并联可控硅5，在逆变器的直流侧设置有脉冲发生单元17、数字信号处理器9和驱动板18，其中，脉冲发生单元17为PWM（pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制）脉冲发生单元。参考图1和图2，逆变器由逆变桥1、滤波电感2、滤波电容3以及控制逻辑组成，直流电压源8提供逆变器的直流电源，逆变桥1的第一输出端连接滤波电感2的一端，滤波电感2的另一端连接滤波电容3的一端，滤波电容3的另一端连接逆变桥1的第二输出端，滤波电感2的另一端连接反并联可控硅5的一端，反并联可控硅5的另一端连接到电电源7的第一输出端，逆变桥1的第二输出端连接电电源7的第二输出端，反并联可控硅5可用SCR（SiliconControlledRectifier，可控硅）表示