[发明专利]分相输出快速切换电路及其采用的抑制浪涌电流控制方法

说明书

本发明涉及一种分相输出快速切换电路及其采用的抑制浪涌电流控制方法。分相输出快速切换电路包括逆变器、输入侧与逆变器连接的并网开关阵列、与并网开关阵列的输出侧连接的电网、旁路开关阵列、负载、自耦变压器、离网和变压器同步开关阵列，旁路开关阵列与并网开关阵列的输出侧连接，离网和变压器同步开关阵列与逆变器连接，离网和变压器同步开关阵列的第一个输出侧与旁路开关阵列的输出侧共同连接负载，其第二个输出侧与自耦变压器连接。上述分相输出快速切换电路采用的抑制浪涌电流控制方法包括对各开关阵列的控制以及对逆变器离网输出电压的控制。本发明能够提高系统可靠性、实现并网与离网之间的快速切换以及负载不间断供电。

技术领域

本发明属于电力电子逆变器技术领域，具体涉及一种逆变器利用自耦变压器实现离网分相输出，通过开关阵列实现并网与离网快速切换的分相输出快速切换电路，以及该分相输出快速切换电路采用的抑制浪涌电流的控制方法。

背景技术

在一些国家和地区电网存在240/120V单相三线系统，即两根火线L1，L2，一根零线N，称为Split Phase电网，其中的光伏储能混合逆变器可实现并网与离网两种工作模式。并网工作只需要输出L1，L2两根火线电流，通过电网端变压器实现L1N，L2N不平衡电流。但在电网异常，离网工作时，同时存在240V和120V负载，且L1N，L2N负载会不平衡，逆变器仅输出L1，L2两根火线无法实现120V不平衡负载供电，一般通过在backup输出端接一个240/120V隔离变压器或自耦变压器来实现分相输出，但并网工作时会带来额外变压器损耗。为了降低损耗，传统解决方案是使用自耦变压器且加入开关控制，并网断开开关，离网闭合开关使自耦变压器工作，但加入开关控制会存在开关不同步，开关异常导致负载电压异常，开关闭合瞬间变压器浪涌电流等问题。

具体的，如图1，传统解决方案在自耦变压器TX1前加入变压器控制开关R7，R8。当电网异常，储能逆变器断开旁路开关R5，R6，通过并网开关R1，R2，R3，R4给负载供电。如果backup端的电压先输出，而R7，R8后闭合，即开关和输出电压不同步时，或R7，R8开关因为故障无法闭合，会导致输出120V电压不平衡，严重时损坏120V负载，即离网输出电压时，无法确保输出电压和变压器已同步接入。另外为了实现负载不断电，需要无缝切换，在开关闭合瞬间，自耦变压器因为剩磁及磁偏置问题会瞬间饱和，励磁电流会非常大，导致逆变器输出过流而关闭或限流，导致无法实现快速并离网切换功能。

总结上述现有技术方案存在如下三点问题：

1.开关不同步，开关故障异常导致输出电压异常，损坏负载或使用寿命缩减问题；

2.并网与离网切换时间延长问题，负载会断电；

3.开关闭合瞬间自耦变压器浪涌电流问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够避免由于开关闭合同步性或故障问题导致输出电压异常损坏负载、避免影响离网输出电压、提高系统可靠性、实现负载不间断供电的分相输出快速切换电路。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种分相输出快速切换电路，包括具有两根火线和一根零线输出的逆变器、输入侧与所述逆变器相连接的并网开关阵列、与所述并网开关阵列的输出侧相连接的电网、旁路开关阵列、负载和自耦变压器，所述分相输出快速切换电路还包括离网和变压器同步开关阵列，所述旁路开关阵列的输入侧与所述并网开关阵列的输出侧相连接，所述离网和变压器同步开关阵列的输入侧与所述逆变器相连接，所述离网和变压器同步开关阵列的第一个输出侧与所述旁路开关阵列的输出侧共同连接所述负载，所述离网和变压器同步开关阵列的第二个输出侧与所述自耦变压器相连接。

所述并网开关阵列包括第一开关和第二开关，所述第一开关设置在第一根所述火线上，所述第二开关设置在所述第二根火线上。

所述并网开关阵列还包括第三开关和第四开关，所述第三开关和所述第一开关串联设置在第一根所述火线上，所述第四开关和所述第二开关串联设置在所述第二根火线上。