本技術(shù)涉及電源控制的，具體而言，涉及一種大功率雙向雙路直流輸入自動(dòng)切換控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、在電源控制技術(shù)領(lǐng)域，通常可使用逆變電源設(shè)備將輸入直流電能變換輸出為交流電能，以滿足交流負(fù)載的用電需求。該過(guò)程中一般采用雙路直流輸入形式提高逆變電源的供電可靠性，即在當(dāng)前使用的一路輸入發(fā)生故障時(shí)，可不間斷切換到另一路輸入，可確保逆變電源的直流輸入供給并可繼續(xù)保持連續(xù)輸出供電。同時(shí)，采用雙路直流輸入形式還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直流來(lái)源的能源調(diào)度，可以根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)的能源調(diào)度需求有目的的選擇某一支路作為主用供電支路。

2、現(xiàn)有技術(shù)或產(chǎn)品中依靠二極管等不控器件方式實(shí)現(xiàn)逆變電源的直流輸入切換，存在如下不足：(1)切換判斷條件單一，只能選擇電壓值高的輸入支路，當(dāng)主用支路電壓略低、但仍屬于正常電壓范圍時(shí)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)優(yōu)先使用主用支路；(2)切換無(wú)壓差保護(hù)判斷，當(dāng)待切入支路與電源內(nèi)部直流母線電容的電壓存在較大差值時(shí)，直接切換會(huì)造成對(duì)母線電容充電的瞬時(shí)大電流，可能引起逆變電源輸入電壓和輸出電壓發(fā)生波動(dòng)，甚至引起電壓前級(jí)直流輸入側(cè)保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作；(3)切換無(wú)反向通道，逆變電源由于多機(jī)并聯(lián)、并網(wǎng)運(yùn)行、電機(jī)泵升等原因可能存在交流側(cè)反向輸入功率造成直流母線過(guò)壓，如無(wú)耗能或泄放措施可能會(huì)造成直流過(guò)壓保護(hù)停機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中雙路直流輸入逆變電源在電能變換過(guò)程中存在的切換判斷條件單一、切換無(wú)壓差保護(hù)以及無(wú)泄放措施的問(wèn)題，提供一種采用雙路輸入結(jié)構(gòu)，且在每一路中均能夠?qū)崿F(xiàn)雙向功率流動(dòng)、雙路不間斷切換直流輸入的自動(dòng)切換控制方法和裝置。

2、本技術(shù)的技術(shù)方案是：提供了一種大功率雙向雙路直流輸入自動(dòng)切換控制方法，該方法用于多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的逆變電源，相鄰逆變電源之間通過(guò)直流母聯(lián)開(kāi)關(guān)連接，單個(gè)逆變電源內(nèi)部設(shè)置控制器、逆變電路、電壓采樣組件、驅(qū)動(dòng)電路以及兩路結(jié)構(gòu)相同的直流輸入支路，兩路直流輸入支路并聯(lián)設(shè)置且兩路直流輸入支路的輸出端分別通過(guò)直流母線與逆變電路連接，其特征在于，該方法包括：步驟1，將兩路直流輸入支路分別作為主支路和備用支路，閉合直流電源與逆變電源輸入端之間的直流開(kāi)關(guān)；步驟2，利用兩路直流輸入支路中的緩起組件將直流輸入電流限制在預(yù)設(shè)的安全值以內(nèi)，待直流母線的電壓達(dá)到預(yù)定范圍后，通過(guò)控制器控制主支路中的快速正向?qū)ㄕ龢O組件和快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件導(dǎo)通，令主支路正向?qū)ǎ怪绷麟娫赐ㄟ^(guò)主支路為逆變電路供電；步驟3，利用控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主支路輸入端電壓、母線電壓和直流開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，切換直流輸入支路，當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，繼續(xù)使用主支路供電，其中，預(yù)設(shè)條件為：母線電壓低于第一閾值或直流輸入電壓低于第二閾值或直流開(kāi)關(guān)分閘；步驟4，根據(jù)母線電壓判斷是否反向?qū)ㄖ绷鬏斎胫?，?dāng)母線電壓不超過(guò)預(yù)設(shè)的過(guò)壓限值時(shí)，繼續(xù)正向?qū)ó?dāng)前直流輸入支路，當(dāng)母線電壓超過(guò)過(guò)壓限值時(shí)，通過(guò)控制器控制當(dāng)前直流輸入支路中的快速反向?qū)ㄕ龢O組件和快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件導(dǎo)通，使當(dāng)前直流輸入支路反向?qū)?，將有功電流回饋到?dāng)前逆變電源的直流輸入端，并執(zhí)行步驟4；步驟5，繼續(xù)監(jiān)測(cè)母線電壓，當(dāng)反向?qū)顟B(tài)下母線電壓小于預(yù)定電壓閾值時(shí)，再次正向?qū)ó?dāng)前直流輸入支路，當(dāng)反向?qū)顟B(tài)下母線電壓仍大于等于預(yù)定電壓閾值時(shí)，開(kāi)啟直流母聯(lián)開(kāi)關(guān)，將有功電流回饋到所有并聯(lián)設(shè)置的逆變電源的直流輸入端。

3、進(jìn)一步地，步驟2具體包括：直流開(kāi)關(guān)開(kāi)啟后，直流輸入電流通過(guò)兩路直流輸入支路中的緩起組件到達(dá)直流母線，直流母線的電壓逐漸升高，緩起組件通過(guò)內(nèi)部電阻將直流輸入電流限制在預(yù)設(shè)的安全值以內(nèi)，控制器通過(guò)電壓采樣組件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流母線的電壓，待直流母線的電壓達(dá)到預(yù)定范圍后，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制主支路中的快速正向?qū)ㄕ龢O組件和快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件導(dǎo)通，直流電源通過(guò)主支路為逆變電路供電，逆變電路將直流輸入電流轉(zhuǎn)換為交流電流，并將交流電流輸出。

4、進(jìn)一步地，步驟3具體包括：直流輸入支路輸入端正負(fù)極之間以及直流母線正負(fù)極之間分別設(shè)置電壓采樣組件，控制器通過(guò)電壓采樣組件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主支路輸入端電壓和母直流線電壓，控制器與直流開(kāi)關(guān)連接，控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，當(dāng)滿足母線電壓低于第一閾值、直流輸入電壓低于第二閾值或直流開(kāi)關(guān)分閘中的至少一個(gè)條件時(shí)，判定當(dāng)前逆變電源的直流輸入處于異常狀態(tài)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路迅速導(dǎo)通備用支路中的快速正向?qū)ㄕ龢O組件和快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件，使用備用支路為逆變電路供電，當(dāng)所有條件均不滿足時(shí)，判定當(dāng)前逆變電源的直流輸入處于正常工作狀態(tài)，繼續(xù)使用主支路為逆變電路供電。

5、進(jìn)一步地，步驟4具體包括：預(yù)設(shè)過(guò)壓限值，使過(guò)壓限值小于逆變電源內(nèi)部的所有器件的最大工作電壓，控制器通過(guò)電壓采樣組件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母直流線電壓，當(dāng)母線電壓不超過(guò)預(yù)設(shè)的過(guò)壓限值時(shí)，判定母線電壓不存在異常升高的情況，繼續(xù)正向?qū)ó?dāng)前直流輸入支路，當(dāng)母線電壓超過(guò)過(guò)壓限值時(shí)，判定母線電壓存在異常升高的情況，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通當(dāng)前直流輸入支路中的快速反向?qū)ㄕ龢O組件和快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件，同時(shí)關(guān)斷快速正向?qū)ㄕ龢O組件和快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件，將直流母線處的有功電流回饋到當(dāng)前逆變電源的直流輸入端，使得直流母線電壓下降到小于等于過(guò)壓限值的范圍內(nèi)。

6、進(jìn)一步地，步驟5具體包括：控制器繼續(xù)通過(guò)采樣組件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母直流線電壓，當(dāng)反向?qū)顟B(tài)下母線電壓小于預(yù)定電壓閾值時(shí)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通當(dāng)前直流輸入支路中的快速正向?qū)ㄕ龢O組件和快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件，同時(shí)關(guān)斷快速反向?qū)ㄕ龢O組件和快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件，當(dāng)反向?qū)顟B(tài)下母線電壓仍大于等于預(yù)定電壓閾值時(shí)，控制器開(kāi)啟直流母聯(lián)開(kāi)關(guān)，將有功電流回饋到所有并聯(lián)的逆變電源的直流輸入端，使得直流母線電壓下降到不超過(guò)過(guò)壓限值的范圍內(nèi)。

7、本技術(shù)的技術(shù)方案還提供了一種大功率雙向雙路直流輸入自動(dòng)切換裝置，該裝置包括：逆變電路以及兩路結(jié)構(gòu)相同的直流輸入支路；兩路直流輸入支路的輸入端分別通過(guò)直流開(kāi)關(guān)連接直流電源，兩路直流輸入支路的輸出端分別通過(guò)直流母線連接逆變電路，直流電源通過(guò)任意一路直流輸入支路向逆變電路供電；直流輸入支路包括緩起組件、快速正向?qū)ㄕ龢O組件、快速反向?qū)ㄕ龢O組件、快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件和快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件，其中，緩起組件、快速正向?qū)ㄕ龢O組件和快速反向?qū)ㄕ龢O組件并聯(lián)設(shè)置在直流輸入支路的輸入端正極與直流母線正極之間，快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件和快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件并聯(lián)設(shè)置在直流輸入支路的輸入端負(fù)極與直流母線負(fù)極之間；緩起組件用于將首次上主電時(shí)的直流輸入電流限制在安全值以內(nèi)，直至直流母線電壓達(dá)到預(yù)設(shè)的直流輸入電壓；快速正向?qū)ㄕ龢O組件和快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件用于在驅(qū)動(dòng)電路的觸發(fā)下對(duì)直流輸入支路進(jìn)行正向?qū)?，使直流電源向逆變電路供電；快速反向?qū)ㄕ龢O組件和快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件用于在驅(qū)動(dòng)電路的觸發(fā)下對(duì)直流輸入支路進(jìn)行反向?qū)?，使逆變電路將有功電流反饋回直流輸入支路的輸入端；逆變電路用于將輸入的直流電轉(zhuǎn)換為交流電進(jìn)行輸出。

8、進(jìn)一步地，緩起組件的輸入端連接直流輸入支路的輸入端正極，緩起組件的輸出端連接直流母線正極；緩起組件由二極管和電阻串聯(lián)組成，其中，電阻用于減緩電流上升的速率，二極管用于限制電流進(jìn)行正向?qū)ā?/p>

9、進(jìn)一步地，快速正向?qū)ㄕ龢O組件的輸入端連接直流輸入支路的輸入端正極，快速正向?qū)ㄕ龢O組件的輸出端連接直流母線正極；快速正向?qū)ㄕ龢O組件由可控硅整流器、電容、電阻和二極管組成，電阻和二極管并聯(lián)且并聯(lián)組成的整體與電容串聯(lián)，電容、電阻和二極管組成的整體與可控硅整流器并聯(lián)，可控硅整流器用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路的發(fā)送的觸發(fā)信號(hào)控制快速正向?qū)ㄕ龢O組件的通斷，電容用于通過(guò)充放電過(guò)程平滑快速正向?qū)ㄕ龢O組件的電壓變化，電阻用于防止過(guò)大電流通過(guò)造成元件損壞，二極管用于防止電流在快速正向?qū)ㄕ龢O組件中反向流動(dòng)，其中，可控硅整流器陽(yáng)極的方向?yàn)榭焖僬驅(qū)ㄕ龢O組件的輸入端，可控硅整流器陰極的方向?yàn)榭焖僬驅(qū)ㄕ龢O組件的輸出端；快速反向?qū)ㄕ龢O組件輸入端連接直流母線正極，快速反向?qū)ㄕ龢O組件的輸出端連接直流輸入支路的輸入端正極；快速反向?qū)ㄕ龢O組件的組成結(jié)構(gòu)與快速正向?qū)ㄕ龢O組件相同，且快速反向?qū)ㄕ龢O組件的導(dǎo)通方向與快速正向?qū)ㄕ龢O組件相反。

10、進(jìn)一步地，快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件輸入端連接直流輸入支路的輸入端負(fù)極，快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件的輸出端連接直流母線負(fù)極，快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件的組成結(jié)構(gòu)與快速正向?qū)ㄕ龢O組件相同，且快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件的導(dǎo)通方向與快速正向?qū)ㄕ龢O組件相同；快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件輸入端連接直流母線正極，快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件的輸出端連接直流輸入支路的輸入端正極，快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件的組成結(jié)構(gòu)與快速正向?qū)ㄕ龢O組件相同，且快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件與快速正向?qū)ㄕ龢O組件相反。

11、進(jìn)一步地，自動(dòng)切換裝置還包括：電壓采樣組件、驅(qū)動(dòng)電路和控制器；電壓采樣組件在直流輸入支路輸入端和直流母線進(jìn)行電壓測(cè)量；驅(qū)動(dòng)電路用于通過(guò)觸發(fā)信號(hào)控制快速正向?qū)ㄕ龢O組件、快速反向?qū)ㄕ龢O組件、快速正向?qū)ㄘ?fù)極組件和快速反向?qū)ㄘ?fù)極組件的通斷；控制器用于根據(jù)直流輸入支路輸入端和直流母線的電壓值控制驅(qū)動(dòng)電路向各個(gè)組件發(fā)送觸發(fā)信號(hào)。

12、本技術(shù)的有益效果是：

13、第一、本技術(shù)中的技術(shù)方案在逆變電源中設(shè)置兩路結(jié)構(gòu)組成相同的直流輸入支路，采用可控電子開(kāi)關(guān)器件在直流輸入支路中搭建快速正向?qū)ńM件，通過(guò)正向?qū)ńM件能夠?qū)崿F(xiàn)兩路直流輸入支路可控的快速切換，供電過(guò)程中能夠保證按照能源調(diào)度、特定支路優(yōu)先等需求合理選擇輸入支路；本技術(shù)中的技術(shù)方案能夠根據(jù)直流輸入電壓、直流母線電壓及直流輸入開(kāi)關(guān)的狀態(tài)等多個(gè)條件檢測(cè)直流輸入的異常，并快速切換支路，減少直流母線電壓跌落，增加供電的穩(wěn)定性，相比現(xiàn)有技術(shù)中根據(jù)電壓大小的單一條件進(jìn)行切換的模式，本技術(shù)中的技術(shù)方案在主支路出現(xiàn)直流輸入的異常問(wèn)題時(shí)才會(huì)切換至備用支路，避免因?yàn)殡娐分懈髦冯妷捍笮〔黄胶舛鸬念l繁切換問(wèn)題，提高了逆變電源的穩(wěn)定性。

14、第二、本技術(shù)中的技術(shù)方案在切換支路過(guò)程中引入了壓差保護(hù)判斷，通過(guò)控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流輸入電壓、直流母線電壓及直流輸入開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)的變化能夠快速、合理地選擇切換支路的時(shí)機(jī)，可有效減小壓差較大時(shí)切換造成的瞬時(shí)充電電流，保證逆變電源切換過(guò)程平穩(wěn)運(yùn)行。

15、第三、本技術(shù)中的技術(shù)方案還采用可控電子開(kāi)關(guān)器件在直流輸入支路中搭建快速反向泄放組件，通過(guò)反向泄放組件能夠在逆變電源交流側(cè)發(fā)生逆功率時(shí)進(jìn)行能量回饋，有效的抑制了直流母線電壓過(guò)壓，保證逆變電源逆功率工況下穩(wěn)定運(yùn)行，速反向泄放組件能夠解決逆變電源在多機(jī)并聯(lián)、直接與岸電電網(wǎng)并聯(lián)或者帶反電動(dòng)勢(shì)類負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的直流母線電壓異常升高問(wèn)題，相比現(xiàn)有技術(shù)中切換無(wú)反向通道的模式，本技術(shù)中的技術(shù)方案的泄放措施能夠避免因直流過(guò)壓導(dǎo)致的保護(hù)停機(jī)問(wèn)題。

16、第四、本技術(shù)中的技術(shù)方案還在多臺(tái)逆變電源輸入直流母線上設(shè)置直流母聯(lián)開(kāi)關(guān)，通過(guò)將有功電流回饋到所有并聯(lián)的逆變電源的直流輸入端，可有效抑制直流母線電壓過(guò)壓。