[发明专利]防电网反灌控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种防电网反灌控制方法及系统，控制系统包括逆变器、直流电流外环控制器、载波发生器、监测模块及主控制器，其中：监测模块用于实时检测逆变器的当前输入直流电压和当前电网电压；主控制器用于根据逆变器的当前输入直流电压和当前电网电压计算逆变器的需求逆变能力系数，并在需求逆变能力系数满足预设条件时，分别向直流电流外环控制器发送用于调整直流回馈电流的第一指令、向载波发生器发送调整载波频率的第二指令。本发明通过减小直流回馈电流的幅值和降低载波频率，提高逆变器的直流电压利用率，进而提升逆变器的逆变能力，在不增加逆变器硬件成本的同时，能够有效防止因为直流输入电压下降或者电网电压升高引发的能量反灌。

技术领域

本发明涉及电网系统控制技术领域，更具体地说，涉及一种逆变器防电网反灌控制方法及系统。

背景技术

单级变换电压源型逆变器由于成本低，结构相比多级变换逆变电路简单，在能量回馈式直流电子负载设备和新能源发电并网逆变器中应用十分广泛。能量回馈式直流电子负载主要用于直流电源设备生产企业的产品出厂前的老化测试，为提高生产效率以及设备利用率，老化测试普遍是安排24小时白晚班持续进行或者白班、晚班交替进行的。由于夜间电网处于用电低谷期，电网电压相比白天会升高，当电网电压超出逆变器额定输出交流电压较多时，通常会引发电网能量反灌逆变器，导致逆变器异常停机，老化测试终止，严重地还会导致逆变器炸机损坏。

为解决电压源型逆变器由于逆变能力不足，当电网电压上升超出逆变器额定电压一定幅度时，被电网反灌能量的问题，当前的逆变器设计普遍是通过增加输出变压器升压比,降低输出变压器的原边额定电压的方式，在输出功率不变的情况下，这种方式会导致逆变器输出额定电流上升，逆变器的功率器件的电流应力和温升上升，如果功率器件不增加容量，这些都引起逆变器的可靠性下降，寿命缩短，如果增加逆变器功率器件的容量，就会导致逆变器的整机成本上升。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述电网反灌导致逆变器异常停机的问题，提供一种防电网反灌控制系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，所述控制系统包括逆变器、直流电流外环控制器及载波发生器，所述控制系统还包括监测模块及主控制器，其中：

所述监测模块，用于实时检测逆变器的当前输入直流电压和当前电网电压；

所述主控制器，根据所述逆变器的当前输入直流电压和当前电网电压计算所述逆变器的需求逆变能力系数，并在所述需求逆变能力系数满足预设条件时，分别向直流电流外环控制器发送用于调整直流回馈电流的第一指令、向所述载波发生器发送调整载波频率的第二指令。

在发明所述的防电网反灌控制系统中，所述预设条件包括所述需求逆变能力系数大于逆变器的极限逆变能力系数。

在发明所述的防电网反灌控制系统中，所述预设条件还包括逆变器的极限逆变系数与需求逆变能力系数的比值小于或等于开关频率最低降额系数。

在发明所述的防电网反灌控制系统中，所述第一指令包括直流回馈电流参数，且所述直流回馈电流参数通过以下计算式获得：其中，为逆变器的极限直流回馈电流、I_set为用户预设直流回馈电流、K_max为逆变器的极限逆变能力系数，K为需求逆变能力系数；在KK_max，所述主控制器向所述直流电流外环控制器发送第一指令，以使所述直流电流外环控制器根据所述第一指令中的直流回馈电流参数调整直流回馈电流的幅值。

在发明所述的防电网反灌控制系统中，所述第二指令包括载波频率参数，且所述载波频率参数通过以下计算式计算获得：其中为逆变器的额定载波频率，n为预设降频系数且n取值范围为大于0且小于等于1；在所述主控制器向所述载波发生器发送第二指令，以使所述载波发生器根据所述第二指令中的载波频率参数调整并输出载波频率。

本发明还提供一种防电网反灌控制方法，所述方法包括以下步骤：