一种并离网切换的装置及方法与流程

1.本技术涉及电力技术领域，尤其涉及一种并离网切换的装置及方法。


背景技术：

2.随着分布式发电技术的发展，储能系统被越来越多的应用于微网领域。但是分布式发电具有间歇性、随机性的特点，因此储能环节必须保证频率稳定和电压稳定。在储能系统中，储能逆变器起着能量转换的重要作用。储能逆变器有两种工作模式，即并网模式和离网模式。在电网正常时，储能逆变器同电网一起给负荷供电，或者储能逆变器给电池充电，电网给负荷供电。在电网异常时，储能逆变器将自己作为一个电池给负荷供电。
3.储能逆变器在工作时，只能选择一种模式，而不能随意切换工作模式。当电网正常时，储能逆变器工作在并网模式下，若此时电网异常，容易发生储能逆变器未及时检测到电网异常而没有切换到离网电压源模式，从而导致负荷失电的情形出现；若储能逆变器工作在离网电压源模式下单独给负荷供电，此时电网恢复正常，将会导致储能逆变器的输出跟电网电压的输出连接在一起，由于相位和电压幅值的不同，将会导致非常大的电流冲击，直接损坏储能逆变器。因此，如何实现并离网的可靠切换是需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种并离网切换的装置及方法，可以实现并离网的可靠切换。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种并离网切换的装置，包括控制电路、驱动电路、接触器以及开关电路，其中：
6.所述控制电路，用于根据电网的电压信息参数发送第一控制指令至所述驱动电路，以及发送第二控制指令至所述储能逆变器，所述第一控制指令用于控制断开或者闭合所述开关电路，所述第二控制指令用于指示所述储能逆变器切换工作模式，所述开关电路为三相开关电路，所述三相开关电路的各相开关电路并联，每相开关电路包含两个反向串联的i gbt器件；
7.所述驱动电路，用于根据所述第一控制指令断开或者闭合所述开关电路；
8.所述电网通过所述接触器以及所述开关电路与所述储能逆变器耦合。
9.作为另外一种可能的实施方式，装置还包括检测电路，所述检测电路与所述电网和所述接触器的公共节点耦合，用于检测所述电网的电压信息参数，并将所述电网的电压信息参数发送至所述控制电路。
10.作为另外一种可能的实施方式，所述检测电路与所述接触器和所述开关电路的公共节点耦合，用于检测所述接触器的电压信息参数；所述检测电路与所述开关电路和所述储能逆变器的公共节点耦合，用于检测所述开关电路的电压信息参数。
11.作为另外一种可能的实施方式，所述装置中的所述控制电路用于接收所述储能逆变器的切换指令并根据所述切换指令发送所述第一控制指令至所述驱动电路，所述切换指
令用于表征所述储能逆变器切换工作模式。
12.第二方面，本技术实施例提供了一种并离网切换的方法，包括以下步骤：
13.根据电网的电压信息参数发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第二控制指令至储能逆变器，所述第一控制指令用于控制断开或者闭合所述开关电路，所述第二控制指令用于指示储能逆变器切换工作模式；
14.根据所述第一控制指令断开或者闭合所述开关电路，其中，所述开关电路为三相开关电路，所述三相开关电路并联，每相开关电路包含两个反向串联的igbt器件。
15.作为另外一种可能的实施方式，在所述根据电网的电压信息参数发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第二控制指令至储能逆变器之前，所述方法还包括以下步骤：
16.实时检测所述电网的电压信息参数。
17.作为另外一种可能的实施方式，所述根据所述电网的电压信息参数发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第二控制指令至储能逆变器包括以下步骤：
18.若所述电网的电压信息参数属于预设参数范围且所述储能逆变器的当前工作模式为离网模式，则发送所述电网的电压信息参数至所述储能逆变器，以用于所述储能逆变器根据所述电网的电压信息参数调整所述储能逆变器的电压信息参数与所述电网的电压信息参数同步；
19.发送第一控制指令至驱动电路，所述第一控制指令用于指示闭合所述开关电路；
20.发送第二控制指令至储能逆变器，所述第二控制指令用于指示所述储能逆变器的工作模式由离网模式切换为并网模式。
21.作为另外一种可能的实施方式，所述根据所述电网的电压信息参数发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第二控制指令至储能逆变器包括以下步骤：
22.若所述电网的电压信息参数不属于预设参数范围且所述储能逆变器的当前工作模式为并网模式，则发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第二控制指令至储能逆变器，所述第一控制指令用于指示断开所述开关电路，所述第二控制指令用于指示所述储能逆变器的工作模式由并网模式切换为离网模式。
23.作为另外一种可能的实施方式，所述根据所述电网的电压信息参数发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第二控制指令至储能逆变器包括以下步骤：
24.若所述电网的电压信息参数属于预设参数范围内且所述储能逆变器的当前工作模式为并网模式，则发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第二控制指令至储能逆变器，所述第一控制指令用于指示保持闭合所述开关电路，所述第二控制指令用于指示所述储能逆变器保持工作模式为并网模式。
25.作为另外一种可能的实施方式，所述根据所述电网的电压信息参数发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第二控制指令至储能逆变器包括以下步骤：
26.若所述电网的电压信息参数不属于预设参数范围且所述储能逆变器的当前工作模式为离网模式，则发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第二控制指令至储能逆变器，所述第一控制指令用于指示保持断开所述开关电路，所述第二控制指令用于指示所述储能逆变器保持工作模式为离网模式。
27.作为另外一种可能的实施方式，所述预设参数范围由储能逆变器确定。
28.作为另外一种可能的实施方式，方法还包括以下步骤：
29.接收所述储能逆变器发送的切换指令，所述切换指令用于表征所述储能逆变器切换工作模式；
30.根据所述切换指令发送所述第一控制指令至所述驱动电路。
31.通过实施本技术实施例，每相电路开关均反向串联两个igbt器件，可以实现并离网的可靠快速切换。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本技术实施例提供的一种并离网切换的装置的组成示意图；
34.图2为本技术实施例提供的一种开关电路的结构示意图；
35.图3为本技术实施例提供的另一种并离网切换的装置的组成示意图；
36.图4为本技术实施例提供的一种并离网切换的方法的流程示意图；
37.图5为本技术实施例提供的另一种并离网切换的方法的流程示意图。
具体实施方式
38.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。
39.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
40.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结果或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
41.为了更好地理解本技术实施例的技术方案，先对本技术实施例提供的一种并离网切换的装置进行介绍。请参见图1，为本技术实施例提供的一种并离网切换的装置的组成示意图。该并离网切换的装置100包括控制电路101、驱动电路102、接触器103以及开关电路104。其中：
42.控制电路101与驱动电路102耦合，用于根据电网105的电压信息参数发送第一控制指令至驱动电路102。第一控制指令用于控制断开或者闭合开关电路104。
43.其中，电网的电压信息参数包括相位、幅值和频率中的至少一种。根据电网105的电压信息参数发送用于控制断开或者闭合开关电路104的第一控制指令是指根据电网105
的电压的相位、幅值和频率确定发送用于闭合开关电路104的第一控制指令还是发送用于断开开关电路104的第一控制指令。例如，当电网105的电压的幅值、相位和频率中的至少一个异常时，则此时由控制电路发送用于断开开关电路104的第一控制指令至驱动电路102。当电网105的电压的幅值、相位和频率均正常时，则此时由控制电路发送用于闭合开关电路104的第一控制指令至驱动电路102。需要说明的是，电压信息参数正常或者异常可以根据电压信息参数是否属于预设参数范围确定。
44.在一种可能的实现方式中，由于并离网切换的装置服务于储能逆变器，因此可以根据储能逆变器来确定预设参数范围，从而确定电压信息参数是否正常。也就是说，根据不同的储能逆变器可以确定不同的电压幅值、相位和频率范围来判定电网的电压信息参数是否正常。例如，若某时刻电网的电压幅值为380，对于储能逆变器a而言，确定的正常电压幅值需大于360，对于储能逆变器b而言，确定的正常电压幅值需大于390，那么当并离网切换的装置服务于储能逆变器a时，则此时电压幅值380为正常，而当并离网切换的装置服务于储能逆变器b时，则此时电压幅值380为不正常。
45.其中，开关电路104为三相开关电路，该三相开关电路中的各相开关电路之间是并联关系，每相开关电路又分别包含两个反向串联的igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件。igbt器件是由bjt(bipolar junction transistor，双极型三极管)和mos(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。请参见图2，为本技术实施例提供的一种开关电路的结构示意图。开关电路104由开关电路104a、开关电路104b以及开关电路104c这三相开关电路组成。开关电路104a、开关电路104b和开关电路104c的结构相同。以开关电路104a为例进行说明。开关电路104a包括两个igbt器件，分别表示为igbt器件a1和igbt器件a2。如图2所示，igbt器件a1和igbt器件a2的连接方式为反向串联。通过反向串联两个igbt器件，可以在电压的全周期内都由igbt中的开关快速可靠地实现导通或者不导通的功能，而无法经由igbt的二极管实现导通。也就是说，无论电网电压的相位位于正半周还是负半周，均无法通过igbt的二极管实现导通。由驱动电路的一个信号同时控制三相开关电路中的六个igbt器件的开关，可以保证这六个igbt状态(导通或者不导通)的一致性。可以理解的是，开关电路的导通与不导通关系着储能逆变器并离网的切换。并且，采用igbt器件作为开关电路的主器件，只需要驱动电路在接收到第一控制指令后发送一个电平信号至开关电路靠闭合或者断开开关电路，而不需要持续地发送电平信号，可以使得开关电路只存在导通损耗，具有损耗小、效率高的优点。
46.控制电路101还与储能逆变器106耦合，用于根据电网的电压信息参数发送第二控制指令至储能逆变器106。第二控制指令用于指示储能逆变器106的工作模式。例如，当电网105的电压的幅值、相位和频率中的至少一个异常时，则此时由控制电路发送指示储能逆变器106工作于离网模式的第二控制指令至储能逆变器106，使得储能逆变器工作于离网模式，由储能逆变器106作为电源给负荷107供电。当电网105的电压的幅值、相位和频率均正常时，则此时由控制电路发送指示储能逆变器106工作于并网模式的第二控制指令至储能逆变器106，使得储能逆变器工作于并网模式，由电网105给负荷107供电。
47.在一种可能的实现方式中，控制电路可以接收储能逆变器发送的切换指令并根据切换指令发送第一控制指令至驱动电路。
48.其中，切换指令用于表征切换储能逆变器106的工作模式。例如，切换指令用于表征储能逆变器106的工作模式由并网模式切换到了离网模式，那么切换到离网模式后，将由储能逆变器向负荷107进行供电。而由储能逆变器向负荷107进行供电则需要断开开关电路104，因此，当控制电路101接收到储能逆变器106发送的用于从并网模式转换为离网模式的切换指令后，控制电路101向驱动电路102发送用于控制断开开关电路的第一控制指令。当切换指令用于表征储能逆变器106的工作模式由离网模式切换到了并网模式，那么切换到并网模式后，将由电网105向负荷107进行供电。而由电网105向负荷107进行供电则需要闭合开关电路104，因此，当控制电路101接收到储能逆变器106发送的用于从离网模式转换为并网模式的切换指令后，控制电路101向驱动电路102发送用于控制闭合开关电路的第一控制指令。
49.通过该方法，除了可以实现被动的并离网切换(电网电压信息参数由异常变为正常或者由正常变为异常时，储能逆变器需要随之切换工作模式)外，也实现了主动的并离网切换(储能逆变器主动切换工作模式)。
50.驱动电路102与开关电路104耦合，用于根据控制电路101发送的第一控制指令断开或者闭合开关电路104。例如，当驱动电路102接收到的第一控制指令为用于控制断开开关电路104时，驱动电路则发送长保持低电平指令至开关电路104，以此断开开关电路104。当驱动电路102接收到的第一控制指令为用于控制闭合开关电路104时，驱动电路则发送长保持高电平指令至开关电路104，以此闭合开关电路104。
51.电网105通过并离网切换的装置100中的接触器103以及开关电路104与储能逆变器106耦合。
52.也就是说，当接触器103和开关电路104中至少一个为断开的情况下，则电网105与储能逆变器106是不连通的。同样的，当接触器103和开关电路104中至少一个为断开的情况下，电网无法向负荷107供电，此时需要储能逆变器106工作在离网模式，由储能逆变器106向负荷107供电。当接触器103和开关电路104均处于闭合状态的情况下，则电网105与储能逆变器106是连通的，此时由电网105向负荷107供电，储能逆变器106工作在离网模式。
53.其中，接触器103是一种可快速切断交流与直流主回路且可频繁地接通与关断大电流控制(达800a)电路的装置，不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。
54.在一种可能的实现方式中，接触器103在第一次闭合之后持续保持闭合状态，也就是说，不需要驱动电路102与接触器103耦合来控制接触器103的闭合或断开。
55.在一种可能的实现方式中，接触器103在工作过程中，也可能由于出现异常，例如接触器103过热时，会自动热脱扣，也就是断开接触器103。那么也可以由驱动电路102来闭合接触器103。为了实现由驱动电路102来闭合接触器103，那么就需要耦合驱动电路102与接触器103。
56.请参见图3，为本技术实施例提供的另一种并离网切换的装置的组成示意图。并离网切换的装置300包括控制电路301、驱动电路302、接触器303、开关电路304以及检测电路308。其中，控制电路301、驱动电路302、接触器303以及开关电路304与图1对应的控制电路101、驱动电路102、接触器103以及开关电路104的组成方式以及作用相同。
57.在一种可能的实现方式中，如图3所示，检测电路308与电网305和接触器303的公共节点耦合，检测电路308耦合在电网之后，用于检测电网的电压信息参数。检测电路308与
控制电路301耦合，用于将电网的电压信息参数发送至控制电路301，控制电路301根据接收到的电网的电压信息参数来确定发送用于闭合开关电路304的第一控制指令还是发送用于断开开关电路304的第一控制指令，以及用于根据电网的电压信息参数发送第二控制指令至储能逆变器306。第二控制指令用于指示储能逆变器306的工作模式。以此用于控制给负荷307供电的是电网305还是储能逆变器306。
58.在一种可能的实现方式中，如图3所示，检测电路308还与接触器303和开关电路304的公共节点耦合，检测电路308耦合在接触器之后，用于检测接触器303的电压信息参数。检测电路308与开关电路304和储能逆变器306的公共节点耦合，检测电路308耦合在开关电路304之后，用于检测开关电路304的电压信息参数。在实际情况中，可能存在电网的电压信息参数正常，但接触器或者开关电路的电压信息参数不正常的情况，那么此时则不是由电网向负荷供电，仍需要由储能逆变器向负荷供电。只有在电网电压信息参数、接触器电压信息参数以及开关电路的信息参数均正常的情况下，才由电网向负荷供电。可以进一步保证供电的安全性和可靠性。
59.下面结合附图介绍本技术实施例涉及的并离网切换的方法。
60.请参见图4，为本技术实施例提供的一种并离网切换的方法的流程示意图，可以包括步骤s401-步骤s402：
61.步骤s401：根据电网的电压信息参数发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第二控制指令至储能逆变器，所述第一控制指令用于控制断开或者闭合所述开关电路，所述第二控制指令用于指示储能逆变器切换工作模式。
62.当储能逆变器工作于并网模式时，若电网的电压信息参数属于预设参数范围，则表示储能逆变器需要继续工作于并网模式。此时，控制电路发送用于指示保持闭合开关电路的第一控制指令至驱动电路。并且，控制电路发送用于指示储能逆变器工作于并网模式的第二控制指令至储能逆变器，以使得储能逆变器保持工作于并网模式。
63.当储能逆变器工作于离网模式时，若电网的电压信息参数不属于预设参数范围，则表示储能逆变器需要继续工作于离网模式。此时，控制电路发送用于指示保持断开开关电路的第一控制信息至驱动电路。并且，控制电路发送用于指示储能逆变器工作于离网模式的第二控制指令至储能逆变器，以使得储能逆变器保持工作于离网模式。
64.当储能逆变器工作于并网模式时，若电网的电压信息参数不属于预设参数范围，则表示储能逆变器的工作模式需要由并网模式切换为离网模式。此时，控制电路发送用于指示断开开关电路的第一控制指令至驱动电路。并且，控制电路发送用于指示储能逆变器的工作模式由并网模式切换为离网模式的第二控制指令，以使得储能逆变器的工作模式由并网模式切换为离网模式。
65.当储能逆变器工作于离网模式时，若电网的电压信息参数属于预设参数范围，则表示储能逆变器的工作模式需要由离网模式切换为并网模式。此时，则先由控制电路发送电网的电压信息参数至储能逆变器。储能逆变器接收到电网的电压信息参数之后，根据电网的电压信息参数调整储能逆变器自身的电压相位、幅值和频率，来完成与电网的电压信息参数的同步。然后，当储能逆变器调整自身的电压信息参数与电网同步后，储能逆变器通知控制电路已同步这一信号。控制电路接收到储能逆变器的电压已同步的信号之后，发送用于指示闭合开关电路的第一控制指令至驱动电路。开关电路闭合之后，控制电路发送用
于指示储能逆变器的工作模式由离网模式切换为并网模式的第二控制指令，以使得储能逆变器的工作模式由并网模式切换为离网模式。在储能逆变器的工作模式由离网模式切换为并网模式的过程中，通过先对储能逆变器进行锁相，再闭合开关电路，可以实现储能逆变器工作模式的无缝切换。其中，锁相是使被控振荡器的相位受标准信号或外来信号控制的一种技术，用来实现与外来信号相位同步，或跟踪外来信号的频率或相位。锁相是相位锁定的简称，其含义是表示两个信号的之间的相位同步。
66.步骤s402：根据所述第一控制指令断开或者闭合所述开关电路，其中，所述开关电路为三相开关电路，所述三相开关电路并联，每相开关电路包含两个反向串联的igbt器件。
67.当驱动电路接收到用于闭合开关电路的第一控制指令时，驱动电路向开关电路发送长保持高电平的信号，以使得开关电路保持闭合状态或者闭合开关电路。当驱动电路接收到该第一控制指令时，驱动电路向开关电路发送长保持低电平的信号，以使得开关电路保持断开状态或者断开开关电路。
68.在一种可能的实现方式中，预设参数范围由储能逆变器确定。
69.由于并离网切换的装置服务于储能逆变器，因此可以根据储能逆变器来确定预设参数范围，从而确定电压信息参数是否正常。也就是说，根据不同的储能逆变器可以确定不同的电压幅值、相位和频率范围来判定电网的电压信息参数是否正常。例如，若某时刻电网的电压幅值为380，对于储能逆变器a而言，确定的正常电压幅值需大于360，对于储能逆变器b而言，确定的正常电压幅值需大于390，那么当并离网切换的装置服务于储能逆变器a时，则此时380的电压幅值为正常，而当并离网切换的装置服务于储能逆变器b时，则此时380的电压幅值为不正常。
70.在一种可能的实现方式中，可以由储能逆变器主动切换工作模式。
71.当储能逆变器主动切换工作模式时，储能逆变器向控制电路发送切换指令，用于表征储能逆变器切换了工作模式。控制电路接收到切换指令后，根据切换指令发送第一控制指令至驱动电路，以控制开关电路的闭合或断开。
72.示例性的，当储能逆变器主动由离网模式切换为并网模式时，储能逆变器向控制电路发送用于表征储能逆变器由离网模式切换为并网模式的切换指令。控制电路接收到该切换指令后，向驱动电路发送用于控制闭合开关电路的第一控制指令。驱动电路接收到该第一控制指令后，向开关电路发送长保持高电平的信号，以闭合开关电路。当储能逆变器主动由并网模式切换为离网模式时，储能逆变器向控制电路发送用于表征储能逆变器由并网模式切换为离网模式的切换指令。控制电路接收到该切换指令后，向驱动电路发送用于控制断开开关电路的第一控制指令。驱动电路接收到该第一控制指令后，向开关电路发送长保持低电平的信号，以断开开关电路。
73.请参加图5，为本技术实施例提供的另一种并离网切换的方法的流程示意图，可以包括步骤s501-s503：
74.步骤s501：实时检测所述电网的电压信息参数。
75.实现实时检测电网的电压信息参数的电路为检测电路。可选的，并离网切换的装置包括检测电路，也就是说，检测电路可以包括在并离网切换的装置中。可选的，并离网切换的装置不包括检测电路，也就是说，检测电路可以与并离网切换的装置外接。
76.步骤s502：根据电网的电压信息参数发送第一控制指令至驱动电路，以及发送第
二控制指令至储能逆变器，所述第一控制指令用于控制断开或者闭合所述开关电路，所述第二控制指令用于指示储能逆变器切换工作模式。
77.步骤s503：根据所述第一控制指令断开或者闭合所述开关电路，其中，所述开关电路为三相开关电路，所述三相开关电路并联，每相开关电路包含两个反向串联的igbt器件。
78.步骤s502-步骤s503的具体实现方式请参考图4对应的步骤s401-步骤s402的具体实现方式，此处不再进行赘述。
79.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。