一种并网逆变器启动装置及其控制方法

1、(19)(10)申请公布号 CN 103312139 (12)(10)申请公布号 CN 103312139 (10)(10)申请公布号 CN 103312139 (43)申请公布日 (21)申请号 (22)申请日 (71)申请人 地址 252(72)发明人 占文涛(74)专利代理机构 有限公司 代理人 H02M1/363 103 10 6权利要求书3页权利要求书3页 说明书10页 附图6(54)(57)NN92 PAGE 42 PAGE 4CN 103312139 CN 103312139 1/3td1td10。1PWMPWMboost2T/24T/24其中，T31三控制信号以闭合或断开所述第

2、二开关。56td2td20td1。1T/12T/12其中，T81(T/12+tc)(T/12+tc)Ttc110.8CN 103312139 CN 103312139 2/3td3td30。13T/12T/12T1613(T/12+tc)(T/12+tc)Ttc130.8td1boost根据权利要求20 所述的控制方法其特征在于所述时间期间td1 不小于所述第一20T/24T/24T20T/12T/12T200.8CN 103312139 CN 103312139 3/3td425T/12T/12T250.8说明书CN 103312139 PAGE 5说明书CN 103312139 PAGE

3、5/105 PAGE 55 PAGE 50001 0002 PWM0003这对于并网发电的上述逆变器的安全运行和稳定可靠性将会产生巨大危害，因而必须对其进行谐波抑制和谐波补偿。现有技术中的一种解决方式是在于，采用有源电力滤波器 (Active Power FilterAPF)APFAPFAPF0004 0005 0006 0007 td1PWMPWM说明书CN 103312139 PAGE 6说明书CN 103312139 PAGE 6/106 PAGE 66 PAGE 6boostT/24T0010在一实施例中启动装置还包括一第二开关与所述第一电阻串联连接所述控制器还包括一第三输出端藉由所述

4、第三输出端发送一第三控制信号以闭合或断开所述第二开关。在所述第一控制信号的发送时刻所述第二开关基于一第一电平的所述第三控制信号仍然处于闭合状态以及在所述第二控制信号的发送时刻所述第二开关基于一第二平的所述第三控制信号处于断开状态具有第二电平的所述第三控制信号的发送时刻与所述第二控制信号的发送时刻之间具有一延时期间td2并且td2大于0且小于td1。 0011在一实施例中第一控制信号的发送时刻为电网的相电压过零点之前T/12时刻至该相电压过零点之后T/12时刻的区间内的任一时刻其中T为工频周期优选地第一控制信号的发送时刻为电网的相电压过零点。0012 (T/12+tc)时刻至该相电压过零点之后

5、(T/12+tc) 时刻的区间内的任一时刻其中，T 为工频周期，tc0.80018 0019 td3td30。0020 0021 T/12刻至该相电压过零点之后 T/12 时刻的区间内的任一时 T 为工频周期。优选第0022 在一实施例中，第一控制信号的发送时刻为自电网的相电压过零点之前 (T/12+tc) 时刻至该相电压过零点之后 (T/12+tc) 时刻的区间内的任一时刻其中，T 为工频周期，tc0023 0.80024 说明书CN 103312139 PAGE 7说明书CN 103312139 PAGE 7/107 PAGE 77 PAGE 7a)td1d)boost在一实施例中时间期间

6、td1不小于所述第一开关完全闭合所需的动作时间。 在一实施例中第二控制信号的发送时刻为自电网的相电压过零点之前T/24时刻至该相电压过零点之后T/24时刻的区间内的任一时刻其中T为工频周期。T/12T/12T0.80033 此并联的一第一开关和一预充电支路，第一开关电连接于一交流电网和一并网逆变器之0034 a)0035 b) td40037 d)0038 b0039 T/12T/12T0040 0.80041 第二控制信号从而使并网逆变器进入斩波工作模式，因此可防止在该主回路开关尚未完121说明书CN 103312139 PAGE 8说明书CN 103312139 PAGE 8/108 PA

7、GE 88 PAGE 8324252678790052 0053 (coupled with)件而直接连接至另一组件。0054 0055 0056 10057 1S3 R( 也可称预充电电控制器 20。其中开关 S3 耦接于一交流电网和并网逆变器 10UdcC0058 201020OUT1OUT2IN110UdcOUT1S3S3OUT210PWMboostboost1010C10C说明书CN 103312139 PAGE 9说明书CN 103312139 PAGE 9/109 PAGE 99 PAGE 9Udc20OUT1S3OUT21020td1td10S30060 0.800611R20O

8、UT1OUT2td2td10062S1S3之间。例如该启动装置在闭合开关 S3 之前手动闭合闸刀开关 S1以便利用控制器 20 来控制开关 S3 的闭合时刻和逆变器斩波工作时的启动时从而实现逆变器 10 的软启动过0063 21线示意图参照图 2以逆变器 10 工作于 boost 升压模式为例根据直流母线电容两端的直流电压的区间可将软启动过程划分为预充电阶段 (t1 时间期软启动过渡阶段 (t2 时boost(t312S1(2A10IGBT充电电阻RC2B20S3S3RS310PWMboostS3t2S3S3S3t2S320OUT2PWM2Cboostt32D说明书CN 103312139 P

9、AGE 10说明书CN 103312139 PAGE 10/100065 S3S3当开关 S3 靠近交流电网一端的电压值与开关 S3 靠近逆变器一端的电压值相等或大致S320PWM10。图3示出依据图2的控制信号时序第一控制信号发送时刻的一具体实施例。 3UlineUphaseTheta结束时刻或时间期间t2的开始时刻)刚好为线电压Uab的过零点Z1。也就是说第一控制信号的发送时刻为线电压Uab的过零点Z1。当经历时间期间t2后即图2的C点所对应的时刻控制器20再发送第二控制信号以便逆变器10进入boost升压模式。0068 42 4UlineUphaseTheta相角度，Imax为冲击电流。

10、在该实施例2B点所对应的时时间期t1的结束时刻或时间期间 t2 的开始时刚好为相电压 Ua 的过零点 Z2。也就是说第一控制信号的发送时刻为相电压Ua的过零点Z2。当经历时间期间t2即图2 的C点所对应的2010boost0070 2BUdc)2CUdc)U433Z1S33UcaUImax43 ImaxUaZ2S3控制开关S3Z2UabUImax(UabUImax0071T/12T/12T0072 在一具体实施例中，第一控制信号的发送时刻为电网的相电压过零点之前 (T/12+tc) 时刻至该相电压过零点之后 (T/12+tc) 时刻的区间内的任一时刻其中，T 为工频周期，tcS30073 52

11、照图5在该实施例中第二控制信号为一PWM 使能信号藉由该PWM 使能信号使并网逆变器boost0074 说明书CN 103312139 PAGE 11说明书CN 103312139 PAGE 11/1020PWM10boost20Iinrush(t)D(t)D(t)0075 Iinrush(t)0076 D(t)0077 其中(iinrush_x为某相冲击电流，ex为对应相电网相电压，Dx为对应相逆变器调制占空比，udcBUS0078 5压过零( 如MT/24T/24T送时刻为电网的相电压过零点。0079 图6示出依据本发明的一具体实施方式启动装置的控制方法的流程框图。该启动装置包括彼此并联的

12、一第一开关和一第一电阻该第一开关电连接于一交流电网和一并网逆变器之间。参照图6在该控制方法中首先执行步骤S11检测并网逆变器的直流电压例如检测逆变器的直流侧的直流母线电容两端所加载的直流电压然后在步骤S13中判断直流电压是否超过预设电压阈值并且在直流电压超过预设电压阈值时发送一第一控制信号以闭合该第一开关接着在步骤S15中延时一时间期间td1以便预留第一开关完全闭合所需的动作时间避免在第一开关未完全闭合时逆变器就开始进入boost工作模式其中td1大于0最后在步骤S17中发送一第二控制信号使逆变器工作于boost模式也就是说第一控制信号的发送时刻与第二控制信号的发送时刻之间设置一时间隔td1以

13、便在第一开关完全闭合的情形下才使能逆变器开始进入boost工作模式。 0080在一具体实施例中第二控制信号的发送时刻为自电网的相电压过零点之前T/24时刻至该相电压过零点之后T/24时刻的区间内的任一时刻其中T为工频周期。T/12T77S330S31010UdcCS3S2 和一电阻R0084301030 IN1一第一输出端 OUT1一第二输出端 OUT2 和一第三输出端 OUT3。输入端 IN1 用来接收和检测逆变器 10 的直流电压 Udc。第一输出端 OUT1 连接至开关 S3用于发送一第一控制S2说明书CN 103312139 PAGE 12说明书CN 103312139 PAGE 12

14、/10号以闭合或关断开关S2例如控制器30的第三输出端OUT3发送一高电平的第二控制信号来闭合开关S2以及发送一低电平的第二控制信号来关断开关S2。在一些实施例中当来自第三输出端OUT3的第二控制信号关断开关S2后设计合理的控制时序还可藉由第二输出端OUT2发送一PWM使能信号给逆变器10使得该逆变器10进入boost工作模式。 0085需要特别指出的是在该实施方式中当该直流电压Udc超过一预设电压阈值时，控制器30先藉由该第一输出端OUT1发送该第一控制信号以闭合开关S3然后藉由该第三输出端OUT3发送一第二控制信号以闭合或关断开关S2例如该第三输出端OUT3发送一第二电平的第二控制信号以闭

15、合开关S2发送一第一电平的第二控制信号以关断开关S2。并且该第一电平的第二控制信号的发送时刻与第一控制信号的发送时刻之间具有一延时期间td3并且该延时期间td3大于0换言之本发明的启动装置并非在开关S3闭合的同一时刻向开关S2发送第二控制信号以执行关断动作而是在开关S3完全闭合后(经历延时期间t3)才发送第二控制信号以关断预充电支路中的开关S2。0086 0.80087S1S3之间。例如该启动装置在闭合开关 S3 之前手动闭合闸刀开关 S1以便利用控制器 30 来S3S20088 87线示意图参照图 8以逆变器 10 工作于 boost 升压模式为例根据直流母线电容两端的直流电压的区间可将软启

16、动过程划分为预充电阶段 (t2 时间期软启动过渡阶段 (t3+t4boost(t50089结合图7 和图8S130的第三输出OUT3发送控制信号以闭合开S2(对应8A利用逆变器 10中的开关管的反并联二极管( 如 IGBT的体二极经预充电电阻R给电容C进行预充电此时直流电压缓慢上升至预设电压阈值对应图8 中的B 点)。然后控制器30发送控制信号以闭合开关 S3当开关 S3 闭合后预充电支路被短路此时为了确保开关 S3 有足够的动作时间完成闭自开关 S3 闭合时刻延时一时间期间 t3保持主电路的正常启动并防止开关 S2 和开关 S3 同时断开的情形。接控制器 30 发送第二控制信号以关断S2(对

17、应8C延时一时间期t4确保开S2有足够的时间执行关断动作。最后控制器30从第二输出端OUT2发送一PWM使能信号( 对应图8 中的D以便逆变器 10 进入 boost 升压模并经由时间期间 t5 使直流电压缓慢上升达到直流母线电8E0090 S3S3当开关 S3 靠近交流电网一端的电压值与开关 S3 靠近逆变器一端的电压值相等或大致S330PWM10。0091 OUT1S2说明书CN 103312139 PAGE 13说明书CN 103312139 PAGE 13/10S20092T/12T/12T0093 在一具体实施例中，第一控制信号的发送时刻为电网的相电压过零点之前 (T/12+tc)

18、时刻至该相电压过零点之后 (T/12+tc) 时刻的区间内的任一时刻其中，T 为工频周期，tcS30094 图9示出依据本发明的再一具体实施方式启动装置的控制方法的流程框图。该启动装置包括彼此并联的一第一开关和一预充电支路该第一开关电连接于一交流电网和一并网逆变器之间该预充电支路包括串接的一第二开关和一第一电阻参照图9在该控制方法中首先执行步骤S21检测并网逆变器的直流电压。例如检测逆变器的直流侧的直流母线电容两端所加载的直流电压然后在步骤S23中判断直流电压是否超过预设电压阈值并且在直流电压超过预设电压阈值时发送一第一控制信号以闭合该第一开关接着在步骤S25中延时一时间期间td4以便预留第一

19、开关完全闭合所需的动作时间其中 td4大于0。最后在步骤S27中发送具有第一电平的一第二控制信号以断开第二开关。 0095在一具体实施例中在上述步骤S23之前该控制方法还包括发送具有第二电平的第二控制信号以闭合第二开关使得逆变器直流侧的直流母线电容处于预充电状态。例如在开关S3的闭合时刻之前控制器30的第三输出端OUT3发送高电平的第二控制信号，使开关S2闭合从而藉由预充电支路中的电阻R逆变器中的半导体元件(诸如IGBT)对逆变器直流侧的直流母线电容C进行预充电。T/12T/12T0097 采用本发明中的用于并网逆变器的启动装置以及该启动装置的控制方法藉由该启动装置的控制器发送一第一控制信号以闭合主回路开关并经过一延时期间后再发送一第二控制信号从而使并网逆变器进入斩波工作模式因此可防止在该主回路开关尚未完全闭合时逆变器已投入工作致使预充电电阻上的损耗过大。此外并网逆变器进入诸如 boost模式后直流母线电压缓慢上升达到参考电压值在完成整个软启动过程的同时避免了启动冲击电流过大给功率器件带来的损坏提升了逆变器运行的稳定性和可靠性。 0098对于本领域技术人员而言显然本