[发明专利]开路故障检测装置，变流器控制器，能量转换系统和方法

说明书

技术领域

本发明公开的实施方式涉及能量转换系统和方法，特别涉及一种对该能量转换系统所遇到的开路故障进行检测的系统和方法。

背景技术

众所周知，包括化石燃料在内的传统能源由于其不可再生，在可预见的时间范围内将会逐渐枯竭，并且其使用成本将会逐渐升高。另外，传统非再生能源的使用也会对环境产生不利影响。因此，从成本和环保两个角度来看，逐渐增加包括太阳能发电系统，燃料发电系统，风力发电系统，以及水力或者潮汐能发电系统在内的可再生能源的使用，以取代传统能源，是社会发展的一个趋势。在过去，可再生能源的使用还不是很普及时，通过可再生能源发电装置所产生的电能在整个电网中所占的比重比较小，因此，在电网发生故障时，例如发生低电压事件时，通常允许这样的可再生能源发电装置脱网。

当前，随着可再生能源发电装置所发出的电能在整个电网中占的比重越来越大，为了维持电网的可靠运作，电网运营者通常会要求可再生能源发电装置满足一定的并网连接规范。其中一种并网连接规范为故障穿越能力，其要求可再生能源发电装置在电网发生故障时，仍然能够维持与电网并网连接。然而，维持故障状态下的并网连接会带来一些问题。其中一个问题是如何快速和准确地检测出开路故障，因为如果不能及时地检测出开路故障，控制器会发生错误的响应，从而该发电装置中的一个或者多个电子器件或者一个或者多个与该发电装置连接的电子器件或者负载，可能会被由该开路故障引发的过电流或者过电压问题损坏。

因此，有必要提供一种改进的系统和方法来解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于上面提及之技术问题，本发明的一个方面在于提供一种改进的能量转换系统，其用于向负载提供能量。该能量转换系统包括变流器装置，变压器和变流器控制器。该变流器装置将能量源提供的输入能量转换成输出能量。该变压器电连接在该变流器装置和该负载之间，该变压器执行电压或者电流变换操作并给该变流器装置和该负载提供隔离。该变流器控制器与该变流器装置电性连接，该变流器控制器还包括开路故障检测装置。该开路故障检测装置接收在该变压器一侧所测量到的第一电信号和第二电信号，判断该所测量的第一电信号和第二电信号之间的差值是否小于预设的阈值，并当该所测量的第一电信号和第二电信号之间的差值小于该预设的阈值时，发送控制信号，以使得该变流器装置降低输出能量的幅值。其中，该第一电信号和该第二电信号包括电压信号或者电流信号。

在一些实施方式中，在此提供的能量转换系统中，该变流器控制器还包括负序电流控制模块。该负序电流控制模块被配置成调节该变流器装置所输出的电流的负序分量。其中，该开路故障检测装置还被配置成在第一电信号和第二电信号之间的差值小于该预设的阈值时发送控制信号给该负序电流控制模块，该负序电流控制模块根据该控制信号停止工作。

在一些实施方式中，在提供的能量转换系统中，第一电信号为第一相电流信号，该第二电信号为第二相电流信号。该开路故障检测装置包括求和单元，计算单元，以及比较单元。该求和单元被配置成接收该第一相电流信号和第二相电流信号，并对接收到的第一相电流信号和第二相电流信号执行减法操作，以提供代表该第一相电流信号和第二相电流信号之间差值的电信号。该计算单元被配置成根据该相电流差值电信号计算绝对差值信号。该比较单元被配置成将该绝对相电流差值信号与预设的阈值信号进行比较，并根据比较结果产生电流状态信号。

在一些实施方式中，在提供的能量转换系统中，该开路故障检测装置进一步包括选择单元。该选择单元与该比较单元电性连接，该选择单元从一个固定的阈值和变化的阈值中选择一个较小的量，并将所选择的较小的量设置成该比较单元的预设的阈值。其中，该变化的阈值随最大允许的功率指令信号而变化。

在一些实施方式中，在提供的能量转换系统中，该开路故障检测装置进一步包括开路故障判断单元。该开路故障判断单元被配置成在该电流状态信号显示该第一相电流信号和该第二相电流信号之间的差值小于预设的阈值时，确定该电流状态信号维持状态不变的时间长度，并在该时间长度大于预设的时间范围值时，发送代表开路故障确实正在发生的控制信号。

在一些实施方式中，在提供的能量转换系统中，该开路故障检测装置进一步包括与该开路故障判断单元相连接的信号产生单元，该信号产生单元根据该能量转换系统的工作状态发送使能信号或者不使能信号给该开路故障判断单元，以控制该开路故障判断单元的运作。