CN103683893B - 离网逆变器开机短路的软件保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离网逆变器开机短路的软件保护方法，在逆变器启动时，采用开环控制方式，利用软件将PWM占空比归零，PWM输出使能，PWM计数值归零，给定正弦波幅值归零；在启动过程中，由软件控制给定正弦波幅值的变化，使给定正弦波幅值由逐步增加；软件根据PWM计数值判定启动过程是否到了开环调节控制的最后一个周期，当开环调节控制到了最后一个周期的过零点时，软件将逆变输出由开环控制方式切换到闭环控制方式，电压迅速调节并稳定至额定值。由于采用上述离网逆变器开机短路的软件保护方法，在启动时或启动过程中，出现短路时，能避免电流的陡然增加，从而避免了功率管因过流而损坏的现象，达到保护功率器件的目的。

Description

离网逆变器开机短路的软件保护方法
技术领域
本发明涉及一种离网逆变器的短路保护方法，具体是一种离网逆变器开机短路的软件保护方法。
背景技术
国家知识产权局于2007年4月25日公开了公开号为CN1954470，专利名称为逆变器桥短路保护方案的发明专利，逆变器桥短路保护方案具有三支路的三相多电平逆变器桥，每个支路提供三相输出中的一相，用于驱动电感负载，所述三相多电平逆变器桥具有“L”个母线电压电平(L≥3)，其中所述L个电平中的两个是最小负极母线电压和最大正极母线电压，任何中间母线电压电平与其它母线电压电平的差分是所述最大正极母线电压和所述最小负极母线电压之差再除以(L-1)，每个支路包括两个半支路：第一半支路和第二半支路，所述第一半支路包含(L-1)个串联连接在所述最大正极母线电压和所述相输出之间的开关，所述第二半支路包含(L-1)个串联连接在所述最小负极母线电压和所述相输出之间的开关，每个半支路包含：所述(L-1)个开关的最外侧开关，其就是连接到所述最大正极母线电压或所述最小负极母线电压的开关；所述(L-1)个开关的最内侧开关，其就是连接到所述相输出的开关；以及如果L＞3，则包含所述(L-1)个开关的(L-3)个中间开关，其串联连接在所述最内侧开关和所述最外侧开关之间，其中：每一个的所述(L-1)个开关都具有跨导，并且其被配置以通过控制信号来驱动，和每个最外侧开关具有的跨导低于同一半支路的所述最内侧开关的跨导，以及如果L＞3，半支路的每个中间开关具有这样的跨导：其不大于对着所述相输出连接的串联的下一个内侧开关的跨导，并且不小于对着所述最小负极母线电压或所述最大正极母线电压连接的串联的下一个外侧开关的跨导。上述技术方案与本专利存在实质的区别。
在光伏发电、风光互补发电、家用储能***及通信电源等各种发电方式中，需要将直流电逆变成交流电。输出过流及短路保护技术经过多年的发展，也日臻完善，尤其是短路保护，通常采用硬件封锁驱动，同时软件关断SPWM信号来实现。这种电路适用于逆变器工作正常后的短路保护。但是当负载短路，使用者不知情的情况下开机工作，逆变器功率器件会因保护不及时导致过流损坏。
传统的短路保护方案不能彻底解决短路导致机器损坏问题，在短路开机时，输出电压被拉低接近零，刚开始的几个周期内，输出电流未达到硬件触发阀值，在控制环路作用下，驱动功率器件的占空比迅速开到最大，但此时功率管已经工作在安全区域之外（SOA），等到硬件保护启动时，功率管已经损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种离网逆变器开机短路的软件保护方法。本发明在不增加任何成本的前提下，通过软件控制的方式彻底解决输出短路状态下开机损坏功率管的问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
离网逆变器开机短路的软件保护方法，在逆变器启动时，采用开环控制方式，利用软件将PWM占空比归零，PWM输出使能，PWM计数值归零，给定正弦波幅值归零；在启动过程中，由软件控制给定正弦波幅值的变化，使给定正弦波幅值由逐步增加；软件根据PWM计数值判定启动过程是否到了开环调节控制的最后一个周期，当开环调节控制到了最后一个周期的过零点时，软件将逆变输出由开环控制方式切换到闭环控制方式，电压迅速调节并稳定至额定值。
所述给定正弦波幅值按PWM计数值正比例的增加。
在启动过程中，由软件分段给定电流保护阀值，利用主控制器MCU实时检测逆变器的输出电流，将输出电流与给定电流保护阀值比较，当输出电流大于给定电流保护阀值时，封锁驱动信号，停止对逆变器的启动。
当输出电流大于给定电流保护阀值时，由软件驱动主控制器MCU发出报警信号，由报警装置产生报警提示。
给定电流保护阀值最大设定为3Irate,其中，Irate为逆变器额定输出有效值。
本发明的有益效果：由于采用上述离网逆变器开机短路的软件保护方法，在启动时或启动过程中，出现短路时，能避免电流的陡然增加，从而有充分的时间来解决启动中短路的问题，从而避免了在启动过程中，功率管因过流而损坏的现象，达到保护功率器件的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为离网逆变器开机短路的软件保护方法的软件流程图；
图2为软启动过程输出波形图。
具体实施方式
如图1、2所示，离网逆变器开机短路的软件保护方法，在逆变器启动时，采用开环控制方式，利用软件将PWM占空比归零，PWM输出使能，PWM计数值归零，给定正弦波幅值归零；在启动过程中，由软件控制给定正弦波幅值的变化，使给定正弦波幅值由逐步增加，并且给定正弦波幅值按PWM计数值正比例的增加；软件根据PWM计数值判定启动过程是否到了开环调节控制的最后一个周期，当开环调节控制到了最后一个周期的过零点时，软件将逆变输出由开环控制方式切换到闭环控制方式，电压迅速调节并稳定至额定值。
在启动过程中，由软件分段给定电流保护阀值，利用主控制器MCU实时检测逆变器的输出电流Io，将输出电流与给定电流保护阀值Ith比较，当输出电流Io大于给定电流保护阀值Ith时，封锁驱动信号，停止对逆变器的启动。同时由软件驱动主控制器MCU发出报警信号，由报警装置产生报警提示。
在启动结束，软件将逆变输出由开环控制方式切换到闭环控制方式，电压迅速调节并稳定至额定值后，如果输出短路时，此时就可以利用传统的短路保护电路进行有效地保护。在短路状态时，给定电流保护阀值Ith为：Ith≥2*Irate*1.414 =2.828Irate,Ith取3Irate，其中，Irate为逆变器额定输出有效值。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种离网逆变器开机短路的软件保护方法，其特征在于：在逆变器启动时，采用开环控制方式，利用软件将PWM占空比归零，PWM输出使能，PWM计数值归零，给定正弦波幅值归零；在启动过程中，由软件控制给定正弦波幅值的变化，使给定正弦波幅值逐步增加，并且给定正弦波幅值按PWM计数值正比例的增加；软件根据PWM计数值判定启动过程是否到了开环调节控制的最后一个周期，当开环调节控制到了最后一个周期的过零点时，软件将逆变输出由开环控制方式切换到闭环控制方式，电压迅速调节并稳定至额定值；
在启动过程中，由软件分段给定电流保护阀值，利用主控制器MCU实时检测逆变器的输出电流Io，将输出电流与给定电流保护阀值Ith比较，当输出电流Io大于给定电流保护阀值Ith时，封锁驱动信号，停止对逆变器的启动；同时由软件驱动主控制器MCU发出报警信号，由报警装置产生报警提示；
在启动结束，软件将逆变输出由开环控制方式切换到闭环控制方式，电压迅速调节并稳定至额定值后，如果输出短路时，给定电流保护阀值Ith为：Ith≥2*Irate*1.414 =2.828Irate,Ith取3Irate，其中，Irate为逆变器额定输出有效值。
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