一种电感保护方法与流程

1.本发明属于电感保护领域，具体是一种电感保护方法。


背景技术：

2.光伏逆变器的工作电路设置有多个电感，电感是光伏逆变器最关键的元器件之一，主要有储能、升压、滤波、消除emi等作用，电感的温度会影响电感的寿命，为监测电感的实时温度，现有技术是通过在电感内部增加ntc电阻，从而判断电感的温度是否异常。
3.然而，一台光伏逆变器存在多个电感，每个电感都设置ntc电阻测温线会让光伏逆变器的系统变得较为复杂，而且电感工作时会存在磁场干扰的问题，将采样信号引到电感上，会给光伏逆变器以及并网系统带来干扰的风险。
4.为此，本发明提出了一种电感保护方法。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电感保护方法，该种带自学习功能的电感保护方法解决了如何在不产生电磁干扰的情况下对光伏逆变器中的电感进行实时保护的问题。
6.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种电感保护方法，包括：
7.获取pv电压v1、boost电感电流i1以及bus电压v2的实时数值，计算boost电感l1的实时电感量；
8.获取bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2的实时数值，计算逆变电感l2的实时电感量；
9.根据电感量与温度的变化曲线获取boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值，若任一电感量超出预设电感量阈值或任一温度值超出预设温度阈值，则进行报错。
10.进一步地，所述获取pv电压v1、boost电感电流i1以及bus电压v2的实时数值，计算boost电感l1的实时电感量包括：
11.实时采集pv电压v1、boost电感电流i1以及bus电压v2的数值，其中，对boost电感电流i1采样一个开关周期内的最大值i1max和最小值i1min；
12.计算boost电感l1的实时电感量，即其中v
in
为采集的pv电压v1，d1为占空比，且fs为开关频率，δi1为i1max-i1min。
13.进一步地，所述获取bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2的实时数值，计算逆变电感l2的实时电感量包括：
14.实时采集bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2的数值，其中，对逆变电感电流i2采样一个开关周期内的最大值i2max和最小值i2min；
15.计算逆变电感l2的实时电感量，即其中其中为逆变电感电压，d2为占空比，且fs为开关频率，δi2为i2max-i2min。
16.进一步地，所述根据电感量与温度的变化曲线获取boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值包括：
17.建立电感量与温度的曲线拟合方程：y＝a+bx+cx2+ex3，其中x为温度值，y为采样的电感量，a、b、c、e为常数，不同的电感量对应的a、b、c、e常数不同；
18.根据上述曲线拟合方程，将boost电感l1的实时电感量和逆变电感l2的实时电感量分别带入方程中，得到boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值。
19.进一步地，若boost电感l1的实时电感量和逆变电感l2的实时电感量中的任一电感量超出预设电感量阈值，或者，若boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值中的任一温度值超出预设温度阈值，则进行报错。
20.进一步地，采用mcu采样pv电压v1、boost电感电流i1、bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2，并计算boost电感l1的实时电感量和逆变电感l2的实时电感量。
21.进一步地，mcu根据计算获取的boost电感l1的实时电感量和逆变电感l2的实时电感量建立电感量的数据库，数据库中设置有自学习单元，所述自学习单元根据电感量与温度的变化曲线获取对应电感的对应实时温度值，若boost电感l1的实时电感量所对应的温度值或逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值超过预设温度阈值，或者，若boost电感l1的实时电感量或逆变电感l2的实时电感量超过预设电感量阈值，则所述自学习单元进行报错，同时数据库进行相应报错内容的实时更新；若boost电感l1的实时电感量所对应的温度值或逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值未超过预设温度阈值，或者，若boost电感l1的实时电感量或逆变电感l2的实时电感量未超过预设电感量阈值，则所述自学习单元正常运行。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.本发明通过获取pv电压v1、boost电感电流i1以及bus电压v2的实时数值，计算boost电感l1的实时电感量；获取bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2的实时数值，计算逆变电感l2的实时电感量；根据电感量与温度的变化曲线获取boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值，若任一电感量超出预设电感量阈值或任一温度值超出预设温度阈值，则进行报错；无须在电感内部设置ntc电阻，避免了将采样信号引到电感上导致产生磁场干扰的问题，解决了如何在不产生电磁干扰的情况下对光伏逆变器中的电感进行实时保护的问题。
附图说明
24.图1为现有技术光伏逆变器电感温度监测电路示意图；
25.图2为本发明中光伏逆变器的电路拓扑图；
26.图3为本发明中一种电感保护方法的流程示意图；
27.图4为本发明中电感量与温度的变化曲线图。
具体实施方式
28.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.光伏逆变器的工作电路设置有多个电感，电感是光伏逆变器最关键的元器件之一，主要有储能、升压、滤波、消除emi等作用，电感的温度会影响电感的寿命，为监测电感的实时温度，现有技术是通过在电感内部增加ntc电阻，不同的温度对应不同的ntc电阻值；如图1所示，设置电阻r1与ntc电阻进行分压，获取电压值v，再通过调理采样电路输送至mcu的ad口，从而和mcu内设的电压阈值比较，若v超过内设的电压阈值，则mcu进行报错，从而及时监测到相应电感的温度是否超标；
30.然而，一台光伏逆变器存在多个电感，每个电感都设置ntc电阻测温线会让光伏逆变器的系统变得较为复杂，而且电感工作时会存在磁场干扰的问题，将采样信号引到电感上，会给光伏逆变器以及并网系统带来干扰的风险。
31.图2为光伏逆变器的电路拓扑图，pv1为直流输入源或太阳能面板，pv电压v1通过pv1输入，经过boost电感l1和电流互感器ct1输入至dc/dc电路，经dc/dc电路对pv电压v1的处理获取bus电压v2，再经dc/ac电路转化为交流电压，逆变电感l2和电容c构成的lc滤波电路对输出的交流电压进行滤波，最终输出逆变电压v3；其中通过mcu对pv电压v1、boost电感电流i1、bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2进行采集读取；
32.如图3所示，一种电感保护方法，包括以下步骤：
33.步骤一：获取pv电压v1、boost电感电流i1以及bus电压v2的实时数值，计算boost电感l1的实时电感量；
34.通过实时采集pv电压v1、boost电感电流i1以及bus电压v2的数值，同时对boost电感电流i1采样获取一个开关周期内的最大值i1max和最小值i1min，根据获取的采样值，计算boost电感l1的实时电感量，计算公式如下：
[0035][0036]
其中，v
in
为采集的pv电压v1，d1为占空比，且fs为开关频率，δi1为i1max-i1min；
[0037]
步骤二：获取bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2的实时数值，计算逆变电感l2的实时电感量；
[0038]
通过实时采集bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2的数值，同时对逆变电感电流i2采样获取一个开关周期内的最大值i2max和最小值i2min，根据这些采样值，计算得出l2的实时电感量，计算公式如下：
[0039][0040]
其中，为逆变电感电压，d2为占空比，且fs
为开关频率，δi2为i2max-i2min；
[0041]
步骤三：根据电感量与温度的变化曲线获取boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值，若任一电感量超出预设电感量阈值或任一温度值超出预设温度阈值，则进行报错；
[0042]
mcu根据计算获取的boost电感l1的实时电感量和逆变电感l2的实时电感量进行电感量的数据库的建立，数据库中设置有自学习单元，所述自学习单元根据电感量与温度的变化曲线获取对应电感的对应实时温度值，若boost电感l1的实时电感量所对应的温度值或逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值超过预设温度阈值，或者，若boost电感l1的实时电感量或逆变电感l2的实时电感量超过预设电感量阈值，则所述自学习单元进行报错，同时数据库进行相应报错内容的实时更新；若boost电感l1的实时电感量所对应的温度值或逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值未超过预设温度阈值，或者，若boost电感l1的实时电感量或逆变电感l2的实时电感量未超过预设电感量阈值，则所述自学习单元正常运行；
[0043]
需要说明的是，电感量会随着温度的变化而变化，预设电感量阈值，通过判断电感量是否超过预设电感量阈值，以及电感量所对应的温度值是否超出预设温度阈值，从而有效阻止电感温度异常或电感损坏；
[0044]
如图4所示，根据实验测量，获取电感量与温度的变化曲线，曲线拟合方程为：
[0045]
y＝a+bx+cx2+ex3[0046]
其中，x为温度值，y为采样的电感量，a、b、c、e为常数，不同的电感对应的a、b、c、e常数不同。
[0047]
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
[0048]
本发明的工作原理：本发明通过获取pv电压v1、boost电感电流i1以及bus电压v2的实时数值，计算boost电感l1的实时电感量；获取bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2的实时数值，计算逆变电感l2的实时电感量；根据电感量与温度的变化曲线获取boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值，若任一电感量超出预设电感量阈值或任一温度值超出预设温度阈值，则进行报错。
[0049]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

技术特征：
1.一种电感保护方法，其特征在于，包括：获取pv电压v1、boost电感电流i1以及bus电压v2的实时数值，计算boost电感l1的实时电感量；获取bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2的实时数值，计算逆变电感l2的实时电感量；根据电感量与温度的变化曲线获取boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值，若任一电感量超出预设电感量阈值或任一温度值超出预设温度阈值，则进行报错。2.根据权利要求1所述的一种电感保护方法，其特征在于，所述获取pv电压v1、boost电感电流i1以及bus电压v2的实时数值，计算boost电感l1的实时电感量包括：实时采集pv电压v1、boost电感电流i1以及bus电压v2的数值，其中，对boost电感电流i1采样一个开关周期内的最大值i1max和最小值i1min；计算boost电感l1的实时电感量，即其中v
in
为采集的pv电压v1，d1为占空比，且f
s
为开关频率，δi1为i1max-i1min。3.根据权利要求1所述的一种电感保护方法，其特征在于，所述获取bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2的实时数值，计算逆变电感l2的实时电感量包括：实时采集bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2的数值，其中，对逆变电感电流i2采样一个开关周期内的最大值i2max和最小值i2min；计算逆变电感l2的实时电感量，即其中其中为逆变电感电压，d2为占空比，且f
s
为开关频率，δi2为i2max-i2min。4.根据权利要求1所述的一种电感保护方法，其特征在于，所述根据电感量与温度的变化曲线获取boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值包括：建立电感量与温度的曲线拟合方程：y＝a+bx+cx2+ex3，其中x为温度值，y为采样的电感量，a、b、c、e为常数，不同的电感量对应的a、b、c、e常数不同；根据上述曲线拟合方程，将boost电感l1的实时电感量和逆变电感l2的实时电感量分别带入方程中，得到boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值。5.根据权利要求4所述的一种电感保护方法，其特征在于，若boost电感l1的实时电感量和逆变电感l2的实时电感量中的任一电感量超出预设电感量阈值，或者，若boost电感l1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值中的任一温度值超出预设温度阈值，则进行报错。6.根据权利要求1所述的一种电感保护方法，其特征在于，采用mcu采样pv电压v1、boost电感电流i1、bus电压v2、逆变电压v3以及逆变电感电流i2，并计算boost电感l1的实时电感量和逆变电感l2的实时电感量。
7.根据权利要求6所述的一种电感保护方法，其特征在于，mcu根据计算获取的boost电感l1的实时电感量和逆变电感l2的实时电感量建立电感量的数据库，数据库中设置有自学习单元，所述自学习单元根据电感量与温度的变化曲线获取对应电感的对应实时温度值，若boost电感l1的实时电感量所对应的温度值或逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值超过预设温度阈值，或者，若boost电感l1的实时电感量或逆变电感l2的实时电感量超过预设电感量阈值，则所述自学习单元进行报错，同时数据库进行相应报错内容的实时更新；若boost电感l1的实时电感量所对应的温度值或逆变电感l2的实时电感量所对应的温度值未超过预设温度阈值，或者，若boost电感l1的实时电感量或逆变电感l2的实时电感量未超过预设电感量阈值，则所述自学习单元正常运行。

技术总结
本发明公开了一种电感保护方法，属于电感保护领域，解决了如何在不产生电磁干扰的情况下对光伏逆变器中的电感进行实时保护的问题；通过获取PV电压V1、BOOST电感电流I1以及BUS电压V2的实时数值，计算BOOST电感L1的实时电感量；获取BUS电压V2、逆变电压V3以及逆变电感电流I2的实时数值，计算逆变电感L2的实时电感量；根据电感量与温度的变化曲线获取BOOST电感L1的实时电感量所对应的温度值和逆变电感L2的实时电感量所对应的温度值，若任一电感量超出预设电感量阈值或任一温度值超出预设温度阈值，则进行报错；无须在电感内部设置NTC电阻，避免了将采样信号引到电感上导致产生磁场干扰的问题。干扰的问题。干扰的问题。


技术研发人员：韦慧明 郭智祺 邓炼 黄蓉 吴龙翔 刘稳根 向军 方刚
受保护的技术使用者：固德威电源科技（广德）有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/8/1