[发明专利]地面故障最小化

说明书

一种用于使提供给接地故障的能量最小化的电路，其包括源、多个开关、输出滤波器和控制器。开关包括被配置为基于源来提供输出信号的第一侧开关对和第二侧开关对。输出滤波器包括耦接至第一侧开关对或第二侧开关对的一个或更多个能量存储元件。控制器被配置为接收指示已经发生故障的接地故障信号，并且控制器被配置为针对输出滤波器的最小能量状态并且响应于接地故障信号来生成用于开关的开关信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月13日提交的临时申请No.62/697,697(案卷号10222-18020A)的优先权，该临时申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本申请涉及逆变器领域，更具体地涉及并网逆变器，其中，转换效率和鲁棒性是高优先级考虑因素。本申请涉及接地故障检测及管理领域。更具体地，提供了使通过接地故障消耗的能量的量最小化的电路装置和技术。

背景技术

逆变器装置可以将直流电力转换为交流电力。逆变器可以是将来自源的直流(DC)电力转换为交流(AC)电力输出的单向逆变器，或者是将来自源的DC电力转换为AC电力输出以及将来自源的AC电力转换为至负载或存储装置的DC电力输出的双向逆变器。

并网式或并网逆变器是专门设计成使逆变器的AC部分连接至电力网的逆变器。并网逆变器可以设计成在公用电压的操作窗口内操作。并网逆变器可以是单向的或双向的。单向逆变器可以用于将来自诸如太阳能电池阵列、燃料电池或蓄电池之类的源的直流输入转换为待由电力网接收的具有适当频率和电压的交流电。双向逆变器可以用于将来自电力网的交流电转换为待由DC负载或能量存储装置——例如，诸如燃料电池或蓄电池之类的电化学元件或者诸如超级电容器之类的电磁存储元件——接收的直流电。

当电路中的载流电通路与接地通路电接触时，发生接地故障。接地通路可以是电线(例如，接地线)或者器具或装置的接地部件的一部分。示例性接地部件可以包括器具或装置的底板或框架。

接地故障可能在各种情况下发生。器具或装置的损坏可能导致接地故障。在其他示例中，人或动物可以成为载流通路与接地部件之间的电通路。

检测接地故障并将接地故障与附加电流隔离的响应时间对于防止损伤是至关重要的。特别是在由人或动物引起的接地故障的情况下，当快速检测到接地故障和/或防止电流行进至接地故障时，电击的风险降低。

附图说明

本文中参考以下附图描述示例性实施方案。

图1示出了具有产生或吸收能量的能力的三个示例DC能量源的5秒响应特性。

图2示出了图1中在较长时间内示出的具有产生或吸收能量的能力的三个示例DC能量源的6毫秒响应特性。

图3示出了从蓄电池到以单位功率因数提供单相60Hz AC电力的并网式逆变器的示例供给电流波形。

图4示出了从蓄电池到以0.8功率因数提供单相60Hz AC电力的双向并网式逆变器的另一示例供给电流波形。

图5示出了用于控制双向升压转换器的两种示例技术的总线电压和输入电流曲线。

图6示出了使用两个不同电感器的升压转换器的输入电流曲线。

图7示出了除了升压电感器之外还包含输入滤波器的双向升压转换器的示例电路。

图8A和图8B示出了利用输入滤波器结合不同升压转换器控制技术的升压转换器的输入电流曲线。

图9示出了示例电涌抑制装置。

图10示出了包含多个冗余电涌抑制装置和输出过电流保护的示例逆变器配置。

图11示出了示例变压器的下降特性曲线。