一種微電網(wǎng)用柔性并離網(wǎng)切換裝置由靜態(tài)開關(guān)電路、驅(qū)動(dòng)電路及智能控制單元組成。靜態(tài)開關(guān)電路是切換裝置的硬件主體;采用全控型半導(dǎo)體器件IGBT實(shí)現(xiàn)快速通斷;并通過IGBT模塊與四個(gè)二極管的排列實(shí)現(xiàn)其對(duì)雙向電壓與電流的阻斷能力;在微電網(wǎng)及大電網(wǎng)的交流母線上均裝有浪涌吸收抑制器件，避免IGBT過壓失效。驅(qū)動(dòng)電路采用光藕驅(qū)動(dòng);并實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的隔離;通過+15V與-9V的驅(qū)動(dòng)電壓確保IGBT快速可靠通斷。

智能控制單元采用數(shù)字化信號(hào)處理器作為控制元件;通過數(shù)據(jù)采集電路完成對(duì)電網(wǎng)的狀態(tài)及同步邏輯的診斷，根據(jù)診斷結(jié)果，利用I/O口實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)開關(guān)的智能控制及狀態(tài)監(jiān)測;通過通訊模塊實(shí)現(xiàn)其與外部其他設(shè)備及上位機(jī)的數(shù)據(jù)交互。

技術(shù)背景

傳統(tǒng)意義上的開關(guān)只是一個(gè)機(jī)械的硬件裝置，如繼電器，但隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā) 展，高速可控型開關(guān)不斷涌現(xiàn)，如晶閘管SCR、IGBT、IGCT?；诎雽?dǎo)體技術(shù)的高速開關(guān)與當(dāng)前數(shù)字信號(hào)處理器技術(shù)的結(jié)合，完全可以設(shè)計(jì)出滿足微電網(wǎng)要求的柔性開關(guān)。根據(jù) IEEE1547 與 UL1741 對(duì)并網(wǎng)的要求，開關(guān)應(yīng)具有快速、保護(hù)、同步等特性，另外考慮到現(xiàn)場的 實(shí)際安裝條件及成本?；?CB 技術(shù)的開關(guān)響應(yīng)速度較慢，繼電器的開關(guān)速度一般在 20ms 到 100ms 之間，但電路設(shè)計(jì)與控制簡單，導(dǎo)通電阻低，價(jià)格低廉，因此在對(duì)開關(guān)速度要求不是很 高的場合被廣泛采用?；诰чl管 SCR 技術(shù)的開關(guān)響應(yīng)速度一般在半個(gè)工頻周期到一個(gè)工 頻周期 ( 對(duì) 50Hz 的電網(wǎng)為 10ms 到 20ms)，有些制造商提供的產(chǎn)品響應(yīng)速度可以達(dá)到四分 之一個(gè)工頻周期，已經(jīng)完全滿足微電網(wǎng)系統(tǒng)靜態(tài)開關(guān)的要求 ;基于 IGBT 技術(shù)的開關(guān)響應(yīng)速 度一般在 100μs 之內(nèi)并且可以實(shí)現(xiàn)瞬間關(guān)斷。對(duì)于更高電壓等級(jí)的開關(guān)可用IGCT來代替IGBT。

快速并離網(wǎng)切換是微電網(wǎng)的核心技術(shù)之一，近幾年來隨著微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，并離網(wǎng)切換技術(shù)也成為研究的熱點(diǎn)，但大多主要是從微電網(wǎng)的技術(shù)需求，提出并離網(wǎng)快速切 換的方法，沒有單獨(dú)針對(duì)快速切換裝置本身的角度提出。中國專利 CN 102170134 B 公開了 一種基于 GOOSE 通訊方法的微電網(wǎng)并離網(wǎng)平滑切換智能控制方法，根據(jù)不同并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)位 置狀態(tài)組合邏輯表達(dá)式，匹配出微電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行模式，通過實(shí)時(shí)采集各個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)、負(fù)荷、分布式電源、儲(chǔ)能逆變器的功率信息，同時(shí)根據(jù)匹配出的運(yùn)行模式，計(jì)算當(dāng)前并網(wǎng)點(diǎn)的交換功 率值，判斷出功率盈缺情況，制定負(fù)荷 / 分布式電源切除計(jì)劃，最終完成微電網(wǎng)離網(wǎng)平滑控 制。

針對(duì)快速開關(guān)裝置本體，目前多采用半控型半導(dǎo)體開關(guān)晶閘管，對(duì)于全控型器件IGBT作為快速切換開關(guān)的裝置很少。中國專利 CN 103401266 B 公開了一種實(shí)現(xiàn)逆變器并離網(wǎng)無縫切換的裝置及方法，開關(guān)主體采用可控硅 SCR，控制單元采用數(shù)字信號(hào)處理器，通過檢測到的通過所述濾波電感的電流的方向，反向給定控制量限幅值，向處于閉合狀態(tài)的所述反并聯(lián)可控硅發(fā)出關(guān)斷信號(hào)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的快速關(guān)斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種微電網(wǎng)用柔性并網(wǎng)離網(wǎng)的切換裝置。本發(fā)明基于全控型半導(dǎo)體器件 IGBT，開關(guān)單元具有完備的保護(hù)、驅(qū)動(dòng)及控制電路，并結(jié) 合智能控制單元的數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)的快速并離網(wǎng)切換。本發(fā)明開關(guān)電路本體速度快、功耗較小、采用全數(shù)字化智能控制，控制方法簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)微電網(wǎng)的快速平滑切換。