一种储能逆变器的母线软启动方法

技术领域

本发明涉及一种储能逆变器的母线软启动方法，属于低压储能逆变器的母线启动方法的技术领域。

背景技术

低压储能逆变器由光伏面板、电池、储能逆变器构成，用于将直流电转换为交流电，同时可现实电池侧的充放电。

低压储能逆变器采用双有源桥直流变换器（Dual Active Bridge, DAB）的拓扑结构，同时当直流电压增益接近1时，能够方便控制器实现控制策略，便于实现软开关，降低谐振电流幅值，减小设备的回流功率，降低开关损耗。为了满足直流电压增益，标准母线电压在不同工况下会有所不同，但均高于市电峰值。

在低压储能逆变器在工作过程中，会面临多种工况，其中一种工况为，低压储能逆变器工作在并网下，且光伏无输出时，无法建立母线电压，低压储能逆变器无法启动工作。针对此情况，一般是采用母线硬启动模块设计，无疑增加了成本及不必要空间。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，针对传统母线硬启动成本高不利于逆变器空间布置的问题，提出一种储能逆变器的母线软启动方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种储能逆变器的母线软启动方法，基于双有源桥变换电路，所述双有源桥变换电路包括BUS母线及与所述BUS母线相连的市电AC端和光伏PV端，所述BUS母线上并联有母线电容和Heric功率回路，

所述BUS母线上并联有不控整流桥电路，所述不控整流桥电路与所述市电AC端之间设有第一阶软启开关，所述Heric功率回路与所述市电AC端之间设有第二阶软启开关，

所述母线软启动方法包括如下步骤：

S1阈值设置，设置第一BUS电压阈值和第二BUS电压阈值，所述第二BUS电压阈值大于所述第一BUS电压阈值；

S2软启动触发，对光伏PV端进行状态检测，当光伏PV端并网无输出时触发；

S3第一阶软启，第一阶软启开关开通，市电AC端通过第一阶软启开关及不控整流桥电路进行第一阶软启BUS母线升压，并实时检测BUS母线电压；

S4第二阶软启，当检测BUS母线电压大于第一BUS电压阈值时，第一阶软启开关关闭，第二阶软启开关开通，市电AC端通过第二阶软启开关及Heric功率回路进行第二阶软启BUS母线升压，并实时检测BUS母线电压；

S5软启动完毕，当检测BUS母线电压大于第二BUS电压阈值时，第一阶软启开关和第二阶软启开关均关闭。

优选地，所述步骤S3中，设置第一阶软启BUS母线升压时限，

在第一阶软启BUS母线升压时限内，检测到的检测BUS母线电压大于第二BUS电压阈值时，直接进行步骤S5；

在第一阶软启BUS母线升压时限内，未检测的检测BUS母线电压大于第一BUS电压阈值时，触发软启异常。

优选地，所述步骤S4中，设置第二阶软启BUS母线升压时限，

在第二阶软启BUS母线升压时限内，未检测的检测BUS母线电压大于第二BUS电压阈值时，触发软启异常。

优选地，所述步骤S4中，第二阶软启开关具备开通延时，在第二阶软启开关延时开通后，关闭第一阶软启开关。

优选地，所述不控整流桥电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，

所述BUS母线的负极一路顺向经过二极管D2及二极管D1接入BUS母线的正极、另一路顺向经过二极管D4及二极管D3接入母线的正极，

所述第一阶软启开关包括电阻R1、电阻R2、继电器开关RLY1、继电器开关RLY2，

所述市电AC端的L端经过电阻R1和继电器开关RLY1接入二极管D3和二极管D4的连接路上，所述市电AC端的N端经过电阻R2和继电器开关RLY2接入二极管D1和二极管D2的连接路上。

本发明的有益效果主要体现在：

1.通过不控整流桥电路与Heric功率回路实现对BUS母线的阶段性升压需求，无需引入功率器件，降低了硬件成本与空间要求，满足软启控制执行需求。

2.母线软启执行控制流畅安全，能维持低压储能逆变器的稳定作业，使得产品运行稳定性和可靠性得到保障。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一种储能逆变器的母线软启动方法的流程示意图。

图2是本发明一种储能逆变器的母线软启动方法的软启执行流程示意图。

图3是本发明一种储能逆变器的母线软启动方法中双有源桥变换电路的电路图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供一种储能逆变器的母线软启动方法，如图3所示，基于双有源桥变换电路，双有源桥变换电路包括BUS母线及与BUS母线相连的市电AC端和光伏PV端，BUS母线上并联有母线电容C1和Heric功率回路，该Heric功率回路如图3所示，由绝缘栅双极型晶体管IGBT1、绝缘栅双极型晶体管IGBT2、绝缘栅双极型晶体管IGBT3、绝缘栅双极型晶体管IGBT4、绝缘栅双极型晶体管IGBT5、绝缘栅双极型晶体管IGBT6构成，其连接关系及原理属于现有技术，在此不再赘述。

本案中，如图1所示，BUS母线上并联有不控整流桥电路，不控整流桥电路与市电AC端之间设有第一阶软启开关，Heric功率回路与市电AC端之间设有第二阶软启开关。

更细化地，参照图1所示，不控整流桥电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，BUS母线的负极一路顺向经过二极管D2及二极管D1接入BUS母线的正极、另一路顺向经过二极管D4及二极管D3接入母线的正极，第一阶软启开关包括电阻R1、电阻R2、继电器开关RLY1、继电器开关RLY2，市电AC端的L端经过电阻R1和继电器开关RLY1接入二极管D3和二极管D4的连接路上，市电AC端的N端经过电阻R2和继电器开关RLY2接入二极管D1和二极管D2的连接路上。

而第二阶软启开关包括继电器开关RLY3、继电器开关RLY4，市电AC端的L端经过继电器开关RLY3接入绝缘栅双极型晶体管IGBT5，市电AC端的N端经过继电器开关RLY4接入绝缘栅双极型晶体管IGBT6。

如图1至图3所示，母线软启动方法包括如下步骤：

阈值设置，设置第一BUS电压阈值和第二BUS电压阈值，所述第二BUS电压阈值大于所述第一BUS电压阈值；

软启动触发，对光伏PV端进行状态检测，当光伏PV端并网无输出时触发；

第一阶软启，第一阶软启开关开通，市电AC端通过第一阶软启开关及不控整流桥电路进行第一阶软启BUS母线升压，并实时检测BUS母线电压；

第二阶软启，当检测BUS母线电压大于第一BUS电压阈值时，第一阶软启开关关闭，第二阶软启开关开通，市电AC端通过第二阶软启开关及Heric功率回路进行第二阶软启BUS母线升压，并实时检测BUS母线电压；

软启动完毕，当检测BUS母线电压大于第二BUS电压阈值时，第一阶软启开关和第二阶软启开关均关闭。

具体地实现过程及原理说明：

低压储能逆变器的标准母线电压一般是高于市电峰值，传统方式是通过引入功率器件进行对BUS母线的直接升压，其成本较高且占用空间较大。

本案中，采用不控整流桥电路的引入并结合现有技术中的Heric功率回路，从而实现对BUS母线的分阶段升压，无需额外设置功率器件即可满足升压软启动执行需求。

具体地，低压储能逆变器本身具备管理控制器，其能实现对双有源桥变换电路进行信号采集与控制，在此不对管理控制器进行限定及赘述。

在进行软启作业前，首先进行软启动指令的触发，即通过对光伏PV端进行状态检测，当光伏PV端并网无输出时触发。

当软启触发后，首先进行第一阶软启，此时第一阶软启开关开通，即继电器开关RLY1、继电器开关RLY2开通，市电经过电阻R1和电阻R2通过不控整流桥电路给母线电容C1充电，此时，母线电压持续上升。

在母线电压持续上升过程中进行实时BUS母线电压检测，当检测BUS母线电压大于第一BUS电压阈值时，触发第二阶软启，第二阶软启启动，关闭继电器开关RLY1、继电器开关RLY2，开启继电器开关RLY3、继电器开关RLY4，此时Heric功率回路工作，BUS母线持续升压。

当检测BUS母线电压大于第二BUS电压阈值时，软启完毕，此时继电器开关RLY1、继电器开关RLY2、继电器开关RLY3、继电器开关RLY4均处于关闭状态。

对第一BUS电压阈值和第二BUS电压阈值进行说明，其中第二BUS电压阈值一般为母线参考电压，即传统功率器件的拉升设定，而第一BUS电压阈值设定时参考市电峰值电压，设置时，第一BUS电压阈值为市电峰值电压与固定值的差值，即第一BUS电压阈值小于市电峰值电压。

在一个具体实施例中，如图2所示，第一阶软启步骤中，设置第一阶软启BUS母线升压时限。

在第一阶软启BUS母线升压时限内，检测到的检测BUS母线电压大于第二BUS电压阈值时，直接进行软启动完毕步骤。

在第一阶软启BUS母线升压时限内，未检测的检测BUS母线电压大于第一BUS电压阈值时，触发软启异常。

具体地说明，一般情况下，通过不控整流桥电路给母线电容充电过程中，BUS母线电压会持续上升，但是当存在元器件损坏或者负载端故障等情况下，会存在无法升压的情况，因此采用了在线故障的反馈，设定第一阶软启BUS母线升压时限，该时限一般为60s，当然也可以相应延长或者缩短，仅需要设置能实现反馈的时间监控即可。

在进行具体作业时，系统存在时标性，即第一阶软启开关通路上电计时，执行到达标或时限时进行相应地控制作业。

在一个具体实施例中，如图2所示，第二阶软启中，设置第二阶软启BUS母线升压时限。在第二阶软启BUS母线升压时限内，未检测的检测BUS母线电压大于第二BUS电压阈值时，触发软启异常。即当Heric功率回路进行上电作业中，出现BUS母线电压拉升不到位时，触发异常。

在一个具体实施例中，如图2所以，第二阶软启开关具备开通延时，在第二阶软启开关延时开通后，关闭第一阶软启开关。

进行具体说明，一般系统存在市电软启动触发时标、第一阶软启结束时标、第二阶软启启动时标、第二阶软启开关延时时标、第二阶软启结束时标，通过各阶段的时标、时序进行相应地控制执行，从而满足软启方法执行需求。

通过以上描述可以发现，通过不控整流桥电路与Heric功率回路实现对BUS母线的阶段性升压需求，无需引入功率器件，降低了硬件成本与空间要求，满足软启控制执行需求。母线软启执行控制流畅安全，能维持低压储能逆变器的稳定作业，使得产品运行稳定性和可靠性得到保障。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨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/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。