[发明专利]模块化逆变器并联运行的失效保护方法和模块化逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及功率变换技术领域，特别涉及一种模块化逆变器的并联失效的保护方法及模块化逆变器。

背景技术

模块化逆变器中的每个模块都可以独立运行的，主电路的拓扑需要考虑当发生短路故障时，准确保护直流侧电源(例如光伏电池板)，同时及时保护IGBT模块，模块化逆变器并联运行时，冗余实现是其中的关键技术。当其中一个模块发生故障时，冲击电流可能会反灌到其余模块中，导致多个模块的失效，因此需要保护方案，防止此种情况的发生。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种模块化逆变器并联运行的失效保护方法和模块化逆变器，以在模块化逆变器中保护多模块并联运行时其中一个故障发生时其余模块的正常运行。

根据本发明的一方面，提供一种用于模块化逆变器并联运行的失效保护方法，所述模块化逆变器包括至少两个逆变单元，各所述逆变单元的所有直流侧输入端通过直流母排连接在一起，各所述逆变单元的交流侧并联后通过共同的变压器与电网连接；每个所述逆变单元包括多个输入支路，该多个输入支路通过直流母排汇流后依次串联连接处于直流总回路的保护模块和功率模块；所述的失效保护方法包括：

根据电流热累积确定各个保护模块的工作参数，使其满足以下条件：当故障发生时，故障逆变单元的直流总回路的电流热累积使得该故障逆变单元的保护模块断开；并且，正常逆变单元的直流总回路的电流热累积使得该正常逆变单元的保护模块不断开。

根据本发明的另一方面，提供一种并联运行的模块化逆变器，所述模块化逆变器包括至少两个逆变单元，各所述逆变单元的所有直流侧输入端通过直流母排连接在一起，各所述逆变单元的交流侧并联后通过共同的变压器与电网连接；每个所述逆变单元包括多个输入支路，该多个输入支路通过直流母排汇流后依次串联连接处于直流总回路的保护模块和功率模块；其中，所述保护模块满足以下条件：当故障发生时，故障逆变单元的直流总回路的电流热累积使得该故障逆变单元的保护模块断开；并且，正常逆变单元的直流总回路的电流热累积使得该正常逆变单元的保护模块不断开。

本发明的实施例的有益技术效果在于：通过仿真及实验测试，证实本发明的实施例可以有效保护模块化逆变器中单个模块的直流电源和功率开关器件；可以实现并联运行时一个模块损坏后，保护其余模块的正常运行。

附图说明

图1为本发明的实施例的并联运行的模块化逆变器的电路拓扑图；

图2为本发明的实施例的作为一个举例的流入故障模块的电流波形；

图3为本发明的实施例的作为一个举例的I²对t的积分曲线。

附图标号说明：

1-直流母排，2-直流断路器，3-保护模块，4-直流支撑电容，5-功率模块，6-电抗器。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。

实施例一

图1为本发明的实施例的一种并联运行的模块化逆变器的电路拓扑图。参阅图1，该模块化逆变器包括两个及以上逆变单元，图1中较佳地示出了多个逆变单元，分别为第一逆变单元、第二逆变单元…第N逆变单元，各逆变单元的所有直流侧输入端通过直流母排1连接在一起，各逆变单元的交流侧并联后通过共同的变压器与电网连接；每个逆变单元包括在直流侧的一个或多个输入支路，该多个输入支路通过直流母排1汇流(无故障时由于每个逆变单元的系统阻抗相同，且每个逆变单元所连接的直流源，如太阳能电池板的电压幅值大小是相同或者相近的，所以无故障状态下，直流母排上各逆变单元之间传输的电流很小；当故障发生时，其中一个逆变单元的阻抗降到非常小的值，会导致其他逆变单元的直流侧，交流侧能量均向故障逆变单元反灌，造成很大的短路电流)，汇流后依次串联连接处于直流总回路的直流断路器2(其是可选的，可以不设置，可以用隔离开关替代)、保护模块3和功率模块4(如IGBT模块)；其中，保护模块3满足以下条件：当故障发生时，故障逆变单元的直流总回路的电流热累积(I²t值)使得该故障逆变单元的保护模块3断开；并且，正常逆变单元(即非故障逆变单元)的直流总回路的电流热累积使得该正常逆变单元的保护模块3不断开。

在图1中，该模块化逆变器的所有直流侧正极输入端连接在一起，所有负极输入端连接在一起。每个支路包括一个正极输入端和一个负极输入端。

可选地，各逆变单元还可进一步包括直流支撑电容4，直流支撑电容4位于模块化逆变器的直流侧，功率模块5之前，用于吸收逆变单元向直流侧索取的高幅值脉动电流，使直流电压波动保持在允许的范围内。