一种逆变器以及直流变换单元及其停机方法与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种逆变器以及直流变换单元及其停机方法。


背景技术：

2.在逆变器中，若直流变换单元和逆变单元单独设置，则两者通过有线或电力载波的通讯方式进行通讯传输；比如，当逆变单元故障停机时，逆变单元可以利用与直流变换单元之间的通讯连接，以下发的交流故障指令使直流变换单元停机，从而避免电力事故的发生，进而保证逆变器的电力安全。
3.但是，当两者之间出现通讯异常或讯通中断等通讯故障时，由于停机指令无法下发至直流变换单元，所以直流变换单元仍处于工作状态，从而可能对逆变器造成损坏。
4.因此，如何避免逆变单元与直流变换单元之间的通讯不可靠性，对直流变换单元停机所造成的影响，是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种逆变器以及直流变换单元及其停机方法，以避免逆变单元与直流变换单元之间的通讯不可靠性，对直流变换单元停机所造成的影响。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
7.本技术第一方面提供一种直流变换单元的停机方法，包括：
8.通过所述直流变换单元中的特征谐波分量，判断所述直流变换单元是否需要停机；所述特征谐波分量为所述逆变单元耦合至所述直流变换单元上的一种谐波分量；
9.若所述直流变换单元需要停机，则控制所述直流变换单元进入停机状态；
10.若所述直流变换单元不需要停机，则控制所述直流变换单元处于正常工作状态。
11.可选的，通过所述直流变换单元中的特征谐波分量，判断所述直流变换单元是否需要停机，包括：
12.从所述直流变换单元两侧中一侧的任一极对地电压中提取所述特征谐波分量，并判断所述特征谐波分量的幅值是否大于预设幅值；
13.若所述特征谐波分量的幅值小于等于所述预设幅值，则判定所述直流变换单元需要停机；
14.若所述特征谐波分量的幅值大于所述预设幅值，则判定所述直流变换单元不需要停机。
15.可选的，所述特征谐波分量为三次谐波分量。
16.可选的，所述直流变换单元需要停机时的工况为：所述逆变单元停机，或者，所述逆变单元要求所述直流变换单元停机。
17.可选的，控制所述直流变换单元进入停机状态，包括：
18.停止所述直流变换单元的直流变换，并切断所述直流变换单元与所述逆变单元之
间的连接。
19.可选的，停止所述直流变换单元的直流变换，并切断所述直流变换单元与所述逆变单元之间的连接，包括：
20.封停所述直流变换单元中的控制器的驱动输出；或者，
21.切断所述直流变换单元中的驱动模块的供电输入。
22.可选的，所述直流变换单元的第一侧通过直流母线与逆变单元的直流侧相连；
23.所述逆变单元通过向所述直流母线中点注入包括所述特征谐波分量的共模信号，将所述特征谐波分量耦合至所述直流变换单元。
24.本技术第二方面提供一种直流变换单元，包括：直流变换模块和停机判断模块；其中：
25.所述停机判断模块设置于所述直流变换模块两侧中一侧的任一极与地之间，所述停机判断模块与所述直流变换模块相连，所述停机判断模块用于执行如本技术第一方面任一项所述的直流变换单元的停机方法。
26.可选的，所述直流变换模块，包括：直流变换电路、驱动模块、控制器和连接开关；其中：
27.所述直流变换电路通过所述连接开关与逆变单元相连；
28.所述控制器通过所述驱动模块分别连接于所述直流变换电路中的各功率开关和所述连接开关；
29.所述控制器用于通过控制各所述功率开关之间的通断实现直流变换，并且，通过控制所述连接开关的通断，控制所述直流变换电路与所述逆变单元之间的断开或连接。
30.可选的，所述停机判断模块与所述控制器的信号端或者所述驱动模块的使能端相连。
31.可选的，所述停机判断模块集成于所述控制器。
32.可选的，所述停机判断模块，包括：电压采样模块和电压检测模块；其中：
33.所述电压采样模块设置于所述直流变换模块两侧中一侧的任一极与地之间，所述电压采样模块的输出端与所述电压检测模块的检测端相连，所述电压检测模块的输出端与所述直流变换模块相连。
34.本技术第三方面提供一种逆变器，包括：逆变单元和至少一个如本技术第二方面任一项所述的直流变换单元；其中：
35.所述直流变换单元的第一侧与所述逆变单元的直流侧相连；
36.所述直流变换单元的第二侧与直流电源相连。
37.可选的，所述逆变单元和全部所述直流变换单元设置于同一箱体，所述直流变换单元与所述逆变单元通讯连接；或者，
38.所述逆变单元设置于一个独立箱体；全部所述直流变换单元设置于一个独立箱体，或者，每个所述直流变换单元分别设置于一个独立箱体。
39.可选的，所述直流电源为光伏组串或储能系统。
40.由上述技术方案可知，本发明提供了一种直流变换单元的停机方法。在该直流变换单元的停机方法中，通过直流变换单元中的特征谐波分量，对直流变换单元是否需要停机进行判断，并在直流变换单元需要停机时，控制直流变换单元进入停机状态。由于特征谐
波分量为逆变单元耦合至与直流变换单元上的一种谐波分量，所以直流变换单元与逆变单元之间的通讯故障不会对该特征谐波分量造成影响，即不会对上述判定结果造成影响，因此，本技术提供的直流变换单元的停机方法，可以避免逆变单元与直流变换单元之间的通讯不可靠性，对直流变换单元停机所造成的影响。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
42.图1和图2分别为本技术提供的直流变换单元的停机方法的两种流程示意图；
43.图3和图4分别为本技术提供的直流变换单元的两种结构示意图；
44.图5a和图5b分别为本技术提供的逆变器的两种结构示意图。
具体实施方式
45.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
46.在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
47.为了避免逆变单元与直流变换单元之间的通讯不可靠性，对直流变换单元停机所造成的影响，本技术提供一种直流变换单元的停机方法，该停机方法的具体流程如图1所示，包括以下步骤：
48.s110、通过直流变换单元中的特征谐波分量，判断直流变换单元是否需要停机。
49.若直流变换单元需要停机，则执行步骤s120；若直流变换单元不需要停机，则执行步骤s130。
50.其中，特征谐波分量为逆变单元耦合至直流变换单元上的一种谐波分量；在实际应用中，直流变换单元的第一侧通过直流母线与逆变单元的直流侧相连，逆变单通过向直流母线中点注入包括特征谐波分量的共模信号，将特征谐波分量耦合至直流变换单元。
51.可选的，直流变换单元需要停机的工况可以为：逆变单元停机，比如：因绝缘故障、过欠压故障、过载或者过温故障而停机；也可以为：逆变单元要求直流变换单元停机，此处不做具体限定，均在本技术的保护范围内。
52.需要说明的是，通常情况下，逆变单元均会向直流母线中点注入共模信号，但是，
当逆变单元停机时，自然不会再注入共模信号，从而，耦合于直流变换单元的特征谐波分量也会消失；当逆变单元正要求直流变换单元停机时，逆变单元主动停止向直流母线中点注入共模信号，即共模信号消失，从而耦合于直流变换单元的特征谐波分量也会消失；因此，可以通过直流变换单元中的特征谐波分量，判断直流变换单元是否需要停机。
53.可选的，共模信号可以为共模电流，也可以为共模电压，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
54.优选的，特征谐波分量为三次谐波分量；在实际应用中，包括但不限于此优选实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
55.s120、控制直流变换单元进入停机状态。
56.其中，控制直流变换单元进入停机状态的方式，具体为：停止直流变换单元的直流变换，并切断直流变换单元与逆变单元之间的连接。
57.可选的，可以通过封停直流变换单元中的控制器的驱动输出，也可以通过切断直流变换单元中的驱动模块的供电输入，来停止直流变换单元的直流变换，并切断直流变换单元与逆变单元之间的连接；在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
58.s130、控制直流变换单元处于正常工作状态。
59.需要说明的是，控制直流变换单元处于正常工作状态的具体方式与现有技术相同，此处不再一一赘述。
60.由于特征谐波分量为逆变单元耦合至与直流变换单元上的一种谐波分量，所以直流变换单元与逆变单元之间的通讯故障不会对该特征谐波分量造成影响，即不会对上述判定结果造成影响，因此，本技术提供的直流变换单元的停机方法，可以避免逆变单元与直流变换单元之间的通讯不可靠性，对直流变换单元停机所造成的影响。
61.在本技术另一具体实施方式中，如图2所示，步骤s110具体包括以下步骤：
62.s210、从直流变换单元两侧中一侧的任一极的对地电压中提取特征谐波分量，并判断特征谐波分量的幅值是否大于预设幅值。
63.若特征谐波分量的幅值小于等于预设幅值，则执行步骤s220；若特征谐波分量的幅值大于预设幅值，则执行步骤s230。
64.s220、直流变换单元需要停机。
65.s230、直流变换单元不需要停机。
66.其中，由于逆变单元向直流母线的中点注入包括特征谐波分量的共模信号，所以在与直流母线相连的直流变换单元的第一侧任一极上，耦合有特征谐波分量；而直流变换单元的第二侧任一极对逆变单元直流侧的中点即为直流量偏置，所以在，直流变换单元的第二侧任一极上，也耦合有特征谐波分量。
67.在实际应用中，直流变换单元两侧中一侧任一极的对地电压中可能还存在由其他因素产生的特征谐波分量，为了排除其他因素对逆变单元是否停机的判断，因此设置预设幅值，通过判断特征谐波分量的幅值大小来判断逆变单元是否停机，以消除其他因素带来的影响。
68.需要说明的是，预设幅值为根据其它因素的影响大小，预先设定的幅值，此处不对其具体取值进行限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内；特征谐波分量的提取
和特征谐波分量的幅值计算均可通过软件算法实现，而软件算法为现有技术，此处不再一一赘述。
69.在本技术另一实施例中，还可以先通过滤波单元，将直流变换单元上耦合的因其他因素产生的特征谐波分量滤除，只保留需要的特征谐波分量，之后就可以通过是否检测到特征谐波分量来判断直流变换单元是否停机。
70.本技术提供一种直流变换单元，其结构如图3所示，包括：直流变换模块10和停机判断模块20。
71.在直流变换单元的此实施方式中，停机判断模块20设置于直流变换模块10两侧中一侧的任一极与地gnd之间，停机判断模块20与直流变换模块10相连，停机判断模块20用于执行如上述实施例提供的直流变换单元的停机方法。
72.在本技术另一实施例中，如图3所示，直流变换模块10，包括：直流变换电路11、控制器12、驱动模块13和连接开关s。
73.其中，直流变换电路11的第二侧作为直流变换模块10的第二侧，直流变换电路11的第一侧通过连接开关s与逆变单元的直流侧相连；控制器12的输出端通过驱动模块13分别连接于连接开关s的控制端和直流变换电路11中各功率开关q的控制端。
74.工作中，控制器12通过控制各功率开关q之间的通断实现直流变换，通过控制连接开关s的通断，控制直流变换电路11与逆变单元之间的断开或连接。
75.可选的，直流变换电路11中的开关可以是mos管，也可以是igbt功率管，在实际应用中，包括但不限定于此实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
76.可选的，连接开关s可以为nmos管或pmos管，也可以为继电器；在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
77.可选的，直流变换电路11可以为两电平拓扑如图3所示，也可以为多电平拓扑，比如三电平拓扑，此处不对直流变换电路11的具体拓扑进行限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
78.另外，在实际应用中，两电平拓扑的直流变换电路11和三电平拓扑的直流变换电路11具有多种实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内；并且，这些实施方式在现有技术中已经比较成熟，此处不再赘述。
79.在此实施例中，停机判断模块20可以与控制器12的信号端相连，如图3所示；若停机判断模块20判断出直流变换单元需要停机，则停机判断模块20会通知控制器12，停机输出驱动信号，以将连接开关s和各功率开关q均关断。
80.在此实施例中，停机判断模块20可以与驱动模块13的使能端相连，如图4所示；若停机判断模块20判断出直流变换单元需要停机，则停机判断模块20会切断驱动模块13的供电输入，从而使驱动模块13停止工作，进而控制器12下发给连接开关s和各功率开关q的驱动信号均无法传输至相应开关，即：间接将连接开关s和各功率开关q关断。
81.上述仅为两种停机判断模块使直流变换单元停机的实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
82.优选的，停机判断模块20集成于控制器12中；在实际应用中，包括但不限于此优选
实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
83.在本技术另一实施例中，如图3或图4所示，停机判断模块20，包括：电压采样模块21和电压检测模块22；其中：电压采样模块21设置于直流变换模块10两侧中一侧的任一极与地gnd之间，电压采样模块21的输出端与电压检测模块22的检测端相连，电压检测模块22的输出端与直流变换模块10相连。
84.工作中，电压采样模块21对直流变换模块10两侧中一侧的任一极的对地电压进行采样，并将采样的对地电压输入值电压检测模块22；电压检测模块22从此电压中提取特征谐波分量，并执行上述实施例提供的直流变换单元的停机方法。
85.在本技术另一实施例中，可以在电压检测模块22中设置滤波模块，用于滤除因其他因素产生的特征谐波分量，只保留需要的特征谐波分量，之后再通过是否检测到特征谐波分量来判断直流变换单元是否停机。
86.本技术另一实施例提供一种逆变器，其具体结构可参见图5a或图5b(图中仅以一个直流变换单元100为例进行展示)所示，具体包括：逆变单元200和至少一个如上述实施例提供的直流变换单元100。
87.在逆变器中，直流变换单元100的第一侧与逆变单元200的直流侧相连；直流变换单元100的第二侧与直流电源相连。
88.在本技术另一实施例中，如图5a所示，逆变单元和全部直流变换单元设置于同一箱体，箱体如图5a中的实现框所示；直流变换单元100与逆变单元200通讯连接，通讯连接如图5a中的虚线所示。
89.可选的，直流电源可以为光伏组串；也可以为储能系统，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
90.在本技术另一实施例中，如图5b所示，逆变单元设置于一个独立箱体，全部直流变换单元设置于一个独立箱体，或者，每个直流变换单元分别设置于一个独立箱体；其中，独立箱体如图5b中的实现框所示。
91.对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。