基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法及系统与流程

本发明提出了基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法及系统，属于储能电力电子保护与功率半导体应用交叉。

背景技术：

1、当前1500v级储能变流器的过流保护体系长期存在结构性短板，大量10kw级户用储能变流器仍沿用分流电阻采样方案，该方案插入损耗偏高，在高压系统下无法满足加强绝缘要求，爬电距离不足易引发主回路拉弧隐患。

2、行业内普遍采用单一霍尔传感器替代分流器的改造思路，但该方案未覆盖雷击浪涌侵入的极端工况，当10ka至20ka级浪涌电流涌入主回路时，霍尔磁芯会瞬间进入磁饱和状态，输出信号被直接钳平，系统采样端误判回路电流处于正常区间，此时桥臂sic或igbt器件已承受数倍额定值的短路电流，器件耐受时长仅2至5微秒，常规采样链路完全无法捕捉该异常状态。

3、传统保护架构将霍尔输出信号送入mcu的adc端口，依次经过数字滤波、均值计算、协议封装后下发pwm关断指令，整条软件链路的延时远超功率器件的短路耐受窗口，天然形成保护盲区。现有公开方案均未构建双通道非接触式采样的交叉校验机制，无法在磁饱和浪涌工况下完成无mcu参与的硬线封波动作，储能变流器因过流引发的炸机脱网事故长期处于高发状态。

技术实现思路

1、本发明提供了基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法及系统，用以解决上述背景技术中提及的问题：

2、本发明提出的基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法，所述方法包括：

3、s1、采集储能变流器主回路的全电流模拟信号，对全电流模拟信号进行绝缘隔离滤波处理，生成主回路原始电流采样数据；对主回路原始电流采样数据进行模数转换与特征拆分处理，分离出主电流幅值序列与瞬态变化率序列，生成双通道并行原始采样数据集；

4、s2、对双通道并行原始采样数据集进行主通道幅值校验处理，提取加强绝缘霍尔传感器输出的连续电流幅值信息，生成主通道实时电流数据；对主通道实时电流数据进行时域连续性扫描处理，捕捉电流信号的阶跃跳变与钳平特征，生成霍尔磁饱和状态标记数据；

5、s3、对霍尔磁饱和状态标记数据进行辅通道特征匹配处理，调取隔离运放微分通道输出的桥臂寄生di/dt特征序列，生成瞬态电流变化率特征数据；对瞬态电流变化率特征数据进行阈值比对运算，识别雷击浪涌与短路侵入的初始时刻点，生成过流触发预警数据；

6、s4、对过流触发预警数据进行通道状态切换处理，在霍尔磁饱和触发的时段内切断主通道幅值输出，生成无延时保护触发指令数据；对无延时保护触发指令数据进行硬件链路直传处理，跳过mcu运算链路直接送入高速比较器，生成硬线封波驱动信号数据；

7、s5、对硬线封波驱动信号数据进行隔离传输处理，通过车规级数字隔离器将驱动信号直接送入桥臂驱动单元，生成sic器件纳秒级关断执行数据；对sic器件纳秒级关断执行数据进行工况回溯处理，匹配sic与igbt的差异化耐受时长参数，生成分级降载联动控制数据；

8、s6、对分级降载联动控制数据进行电网状态同步处理，输出限功率运行的柔性调控信号，生成变流器非脱网持续运行数据；对变流器非脱网持续运行数据进行双通道状态复位处理，待瞬态浪涌工况结束后自动切回主通道常规采样模式，生成常态过流保护恢复数据。

9、本发明提出的基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护系统，所述系统包括：

10、一个或多个处理器；

11、存储器，用于存储一个或多个程序；

12、其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述中任一项所述的方法。

13、本发明有益效果：通过双通道非接触采样架构的配合，在1500v高压系统下完全满足加强绝缘要求，大幅提高储能变流器主回路的绝缘安全等级。辅通道di/dt特征的实时校验，在雷击浪涌侵入初期就能快速识别霍尔磁饱和状态，有效降低单一霍尔采样方案在极端工况下的误判概率。硬线直驱封波链路跳过mcu运算环节，将整体保护动作时长压缩至2微秒以内，显著增强sic和igbt器件在短路工况下的生存能力。分级降载的联动控制逻辑，大幅减少传统软件保护链路的延时盲区，避免过流触发后直接整机脱网的问题发生。既能在常态工况下完成高精度电流采样，又能在浪涌短路的极端工况下实现无盲区硬保护，从根本上杜绝因过流炸机引发的储能系统停运事故。

1.基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法，其特征在于，所述s1，包括：

3.根据权利要求2所述基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法，其特征在于，所述s13，包括：

4.根据权利要求1所述基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法，其特征在于，所述s2，包括：

5.根据权利要求1所述基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法，其特征在于，所述s3，包括：

6.根据权利要求5所述基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法，其特征在于，所述s32，包括：

7.根据权利要求1所述基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法，其特征在于，所述s4，包括：

8.根据权利要求1所述基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法，其特征在于，所述s5，包括：

9.根据权利要求1所述基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护方法，其特征在于，所述s6，包括：

10.基于非接触式电流采样的储能变流器过流保护系统，其特征在于，所述系统包括：