一种逆变系统、并网系统及逆变器的保护方法与流程

本申请涉及电力电子，具体涉及一种逆变系统、并网系统及逆变器的保护方法。

背景技术：

1、光伏供电场景中，供电电源为光伏组串；光储混合供电场景中，供电电源包括光伏组串和储能电池。

2、下面以光伏供电场景为例进行说明。现有的光伏系统中逆变器对大电流的承载能力较低，尤其是当直流母线短路，对地短路或交流雷击时，电网向逆变器内部灌入大电流，已经远远超过逆变器内部器件的承载能力，一方面会导致逆变器内部器件的损坏，故障的进一步扩大，另一方面，过大的电流会导致逆变器交流继电器处于非受控状态，可能导致与逆变器相连的变压器持续处于短路状态，引起变压器跳闸或将事故扩大至电网侧，引发更严重的事故。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种逆变系统、并网系统及逆变器的保护方法，能够在逆变器出现大电流时，及时对其进行保护，避免事故扩大。

2、本申请提供一种逆变系统，包括：功率变换电路、保护电路、检测电路和控制器；

3、逆变系统为三相系统时，保护电路包括至少两个双向可控开关模块；双向可控开关模块的两端分别连接在功率变换电路的输出端的不同相之间；逆变系统为单相系统时，保护电路包括至少一个双向可控开关模块；

4、检测电路，用于检测功率变换电路的输入参数和/或输出参数，根据输入参数和/或输出参数判断功率变换电路发生故障时，发送故障信息给控制器；

5、控制器，用于在收到故障信息时，控制双向可控开关模块导通，以短路线电压。

6、优选地，检测电路，具体用于检测功率变换电路的输入电流变化幅度大于预设电流，或，功率变换电路的直流侧电压变化幅度大于预设直流电压；或，功率变换电路的交流侧电压变化幅度大于预设交流电压。

7、优选地，检测电路，具体用于检测功率变换电路输入端的共模电流，或检测功率变换电路的正负极对地电压，或检测逆变系统的直流母线电压，或检测功率变换电路的输出电压。

8、优选地，逆变系统为三相系统，保护电路包括第一双向开关模块和第二双向开关模块；

9、第一双向开关模块的两端分别连接在功率变换电路的输出端的第一相和第二相；第二双向开关模块分别连接在功率变换电路的输出端的第一相和第三相，或第二相与第三相。

10、优选地，逆变系统为三相系统，保护电路包括第一双向开关模块、第二双向开关模块和第三双向开关模块；

11、第一双向开关模块的两端分别连接在功率变换电路的输出端的第一相和第二相；第二双向开关模块分别连接在功率变换电路的输出端的第一相和第三相，第三双向开关模块分别连接在功率变换电路的输出端的第二相与第三相。

12、优选地，双向可控开关模块包括一个双向开关或多个双向开关；当双向可控开关模块包括多个双向开关时，多个双向开关并联。

13、优选地，还包括：交流继电器；

14、交流继电器串联在功率变换电路与保护电路之间；

15、控制器，还用于收到故障信息时，控制交流继电器断开，且控制功率变换电路中的开关管断开。

16、优选地，控制器，还用于在交流继电器断开后，控制保护电路中所有双向可控开关模块断开。

17、优选地，保护电路与功率变换电路均设置在逆变器内部，或保护电路设置在逆变器外部。

18、本申请还提供一种并网系统，包括以上介绍的逆变系统，还包括升压电路；

19、升压电路的输入端，用于连接光伏组串或储能电池；升压电路的输出端用于连接功率变换电路的输入端。

20、本申请还提供一种逆变器的保护方法，包括：

21、检测逆变器中功率变换电路的输入参数和/或输出参数；

22、根据输入参数和/或输出参数，判断功率变换电路发生故障，控制双向可控开关模块导通，以短路逆变器输出端的线电压；逆变器为三相逆变器时，双向可控开关模块为至少两个；双向可控开关模块的两端分别连接在功率变换电路的输出端的不同相之间；逆变器为单相逆变器时，双向可控开关模块为至少一个。

23、优选地，还包括：控制连接在功率变换电路的输出端与双向可控模块之间的交流继电器断开，且控制功率变换电路中的开关管断开。

24、优选地，还包括：在交流继电器断开后，控制所有双向可控开关模块断开。

25、优选地，功率变换电路的拓扑为以下任意一种：有源中点钳位anpc拓扑、t字型中点钳位npc拓扑、i字型中点钳位npc拓扑或两电平拓扑。

26、由此可见，本申请具有如下有益效果：

27、本申请实施例提供的逆变系统，当检测电路检测到需要保护电路进行保护的工作状态时，给控制器发送故障信息。控制器控制保护电路中的双向可控开关导通，在检测电路检测到故障的同时，控制器控制功率变换电路中的逆变桥臂的开关器件停止工作，即对开关器件封波。待功率变换电路中所有开关器件完全断开后，控制保护电路中的双向开关断开，最终完全切断故障回路，保护逆变器。双向开关导通可以钳位逆变器的输出电压，对流入逆变器内部的大电流进行分流，并抑制逆变器内部电流的增大，保护功率变换器电路中的开关器件和逆变器输出端的交流继电器。

技术特征：

1.一种逆变系统，其特征在于，包括：功率变换电路、保护电路、检测电路和控制器；

2.根据权利要求1所述的逆变系统，其特征在于，所述检测电路，具体用于检测所述功率变换电路的输入电流变化幅度大于预设电流，或，所述功率变换电路的直流侧电压变化幅度大于预设直流电压；或，所述功率变换电路的交流侧电压变化幅度大于预设交流电压。

3.根据权利要求2所述的逆变系统，其特征在于，所述检测电路，具体用于检测所述功率变换电路输入端的共模电流，或检测所述功率变换电路的正负极对地电压，或检测所述逆变系统的直流母线电压，或检测所述功率变换电路的输出电压。

4.根据权利要求1-3任一项所述的逆变系统，其特征在于，所述逆变系统为三相系统，所述保护电路包括第一双向开关模块和第二双向开关模块；

5.根据权利要求1-3任一项所述的逆变系统，其特征在于，所述逆变系统为三相系统，所述保护电路包括第一双向开关模块、第二双向开关模块和第三双向开关模块；

6.根据权利要求1-3任一项所述的逆变系统，其特征在于，所述双向可控开关模块包括一个双向开关或多个双向开关；当所述双向可控开关模块包括多个双向开关时，所述多个双向开关并联。

7.根据权利要求1-3任一项所述的逆变系统，其特征在于，还包括：交流继电器；

8.根据权利要求7所述的逆变系统，其特征在于，所述控制器，还用于在所述交流继电器断开后，控制所述保护电路中所有所述双向可控开关模块断开。

9.根据权利要求1-3任一项所述的逆变系统，其特征在于，所述保护电路与所述功率变换电路均设置在逆变器内部，或所述保护电路设置在所述逆变器外部。

10.一种并网系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的逆变系统，还包括升压电路；

11.一种逆变器的保护方法，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：控制连接在所述功率变换电路的输出端与所述双向可控模块之间的交流继电器断开，且控制所述功率变换电路中的开关管断开。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：在所述交流继电器断开后，控制所有所述双向可控开关模块断开。

14.根据权利要求11-13任一项所述的方法，其特征在于，所述功率变换电路的拓扑为以下任意一种：有源中点钳位anpc拓扑、t字型中点钳位npc拓扑、i字型中点钳位npc拓扑或两电平拓扑。

技术总结
本申请公开了一种逆变系统、并网系统及逆变器的保护方法，包括：功率变换电路、保护电路、检测电路和控制器；逆变系统为三相系统时，保护电路包括至少两个双向可控开关模块；双向可控开关模块的两端分别连接在功率变换电路的输出端的不同相之间；逆变系统为单相系统时，保护电路包括至少一个双向可控开关模块；检测电路，用于检测功率变换电路的输入参数和/或输出参数，根据输入参数和/或输出参数判断功率变换电路发生故障时，发送故障信息给控制器；控制器，用于在收到故障信息时，控制双向可控开关模块导通，以短路线电压。该技术方案能够在逆变器出现大电流时，及时对其进行保护，避免事故扩大。

技术研发人员：胡凡宇,曹金虎
受保护的技术使用者：阳光电源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16