有效
一种能量路由器的控制方法、中央控制器及能量路由器
陈凯、王传川、李毅、张振兴、马亮、贾乐、陶斐
西安西电高压开关有限责任公司
摘要
本发明提供了一种能量路由器的控制方法、中央控制器及能量路由器,获取能量路由器所有开关的开关状态和所有功率模块的通信状态,当开关状态指示能量路由器的所有开关处于分断状态,且通信状态指示所有功率模块处于通信中断状态,获取启动能量路由器的启动指令;若启动指令为高压侧启动指令,控制能量路由器中的开关元器件先完成高压侧充电再完成低压侧充电;若启动指令为低压侧启动指令,控制能量路由器中的开关元器件先完成低压侧充电再完成高压侧充电;在启动过程中隔离故障功率模块。在启动时,可从能量路由器的高压侧或低压侧进行启动,在启动过程确定并隔离出现故障的功率模块,保证正常启动,从而提高能量路由器的启动稳定性和启动可靠性。
1.一种能量路由器的控制方法,其特征在于,适用于控制能量路由器的中央控制器,所述能量路由器至少包括高压侧隔离开关、由第一接触器与第一启动电阻并联构成的高压侧启动电路、由第二接触器与第二启动电阻并联构成的低压侧启动电路、低压侧断路器和N台功率模块,N为正整数,所述功率模块至少包括旁路开关、第一高压侧电容、第二高压侧电容和低压侧电容,所述方法包括:获取能量路由器所有开关的开关状态和所有功率模块的通信状态;当所述开关状态指示所述能量路由器的所有开关处于分断状态,且所述通信状态指示所有功率模块处于通信中断状态,获取启动所述能量路由器的启动指令,所述启动指令为高压侧启动指令或低压侧启动指令;若所述启动指令为高压侧启动指令,控制高压侧隔离开关、第二接触器和旁路开关,对第一高压侧电容、第二高压侧电容和低压侧电容进行充电,并根据所述第一高压侧电容的第一电压、所述第二高压侧电容的第二电压和所述低压侧电容的第三电压,隔离所有所述功率模块中的故障功率模块;当所有所述功率模块中的正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第一接触器,调整所述正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压达到预设的额定电压,闭合低压侧断路器;若所述启动指令为低压侧启动指令,控制低压侧断路器、第一接触器和旁路开关,对低压侧电容、第一高压侧电容和第二高压侧电容进行充电,并根据所述第一高压侧电容的第一电压、所述第二高压侧电容的第二电压和所述低压侧电容的第三电压,隔离所有所述功率模块中的故障功率模块;当所有所述功率模块中的正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第二接触器,调整所述正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压达到预设的额定电压,闭合高压侧隔离开关。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述若所述启动指令为高压侧启动指令,控制高压侧隔离开关、第二接触器和旁路开关,对第一高压侧电容、第二高压侧电容和低压侧电容进行充电,并根据所述第一高压侧电容的第一电压、所述第二高压侧电容的第二电压和所述低压侧电容的第三电压,隔离所有所述功率模块中的故障功率模块,包括:若所述启动指令为高压侧启动指令,闭合高压侧隔离开关和第二接触器,对每个所述功率模块的第一高压侧电容和第二高压侧电容进行充电,并实时采集所述第一高压侧电容的第一电压和所述第二高压侧电容的第二电压;根据所有所述第一电压和所有所述第二电压,确定所有所述功率模块中的第一故障功率模块和第一正常功率模块;若所述第一故障功率模块的数量小于数量阈值,闭合所述第一故障功率模块的旁路开关,隔离所述第一故障功率模块;利用所述第一正常功率模块,对所述第一正常功率模块的低压侧电容进行充电,并实时采集所述第一正常功率模块的低压侧电容的第三电压;根据所述第一正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压,确定所述第一正常功率模块中的第二故障功率模块和第二正常功率模块;若所述第一故障功率模块与所述第二故障功率模块的数量之和小于所述数量阈值,闭合所述第二故障功率模块的旁路开关,隔离所述第二故障功率模块;相应的,所述当所有所述功率模块中的正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第一接触器,调整所述正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压达到预设的额定电压,闭合低压侧断路器,包括:当所述第二正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第一接触器;调整所述第二正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压达到预设的额定电压,闭合低压侧断路器。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在,所述若所述启动指令为低压侧启动指令,控制低压侧断路器、第一接触器和旁路开关,对低压侧电容、第一高压侧电容和第二高压侧电容进行充电,并根据所述第一高压侧电容的第一电压、所述第二高压侧电容的第二电压和所述低压侧电容的第三电压,隔离所有所述功率模块中的故障功率模块,包括:若所述启动指令为低压侧启动指令,闭合低压侧断路器和第一接触器,对每个所述功率模块的低压侧电容进行充电,实时采集所述低压侧电容的第三电压;根据所述第三电压,确定所有所述功率模块中的第一故障功率模块和第一正常功率模块;若所述第一故障功率模块的数量小于数量阈值,闭合所述第一故障功率模块的旁路开关,隔离所述第一故障功率模块;利用所述第一正常功率模块,对所述第一正常功率模块的第一高压侧电容和第二高压侧电容进行充电,并实时采集所述第一正常功率模块的第一高压侧电容的第一电压和第二高压侧电容的第二电压;根据所述第一正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压,确定第一正常功率模块中的第二故障功率模块和第二正常功率模块;若所述第一故障功率模块与所述第二故障功率模块的数量之和小于所述数量阈值,闭合所述第二故障功率模块的旁路开关,隔离所述第二故障功率模块;相应的,所述当所有所述功率模块中的正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第二接触器,调整所述正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压达到预设的额定电压,闭合高压侧隔离开关,包括:当所述第二正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第二接触器;调整所述第二正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压达到预设的额定电压,闭合高压侧隔离开关。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,还包括:若所述第一故障功率模块的数量大于等于所述数量阈值,或者,若所述第一故障功率模块与所述第二故障功率模块的数量之和大于等于所述数量阈值,中止启动所述能量路由器。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述闭合低压侧断路器之后,或者,所述闭合高压侧隔离开关之后,还包括:若根据所述开关状态和所述通信状态确定所述能量路由器无异常状态,控制所述能量路由器由启动模式切换至运行模式。
6.一种中央控制器,其特征在于,所述中央控制器用于控制能量路由器,所述能量路由器至少包括高压侧隔离开关、由第一接触器与第一启动电阻并联构成的高压侧启动电路、由第二接触器与第二启动电阻并联构成的低压侧启动电路、低压侧断路器和N台功率模块,N为正整数,所述功率模块至少包括旁路开关、第一高压侧电容、第二高压侧电容和低压侧电容,所述中央控制器包括:第一获取单元,用于获取能量路由器所有开关的开关状态和所有功率模块的通信状态;第二获取单元,用于当所述开关状态指示所述能量路由器的所有开关处于分断状态,且所述通信状态指示所有功率模块处于通信中断状态,获取启动所述能量路由器的启动指令,所述启动指令为高压侧启动指令或低压侧启动指令,若所述启动指令为高压侧启动指令,执行第一处理单元,若所述启动指令为低压侧启动指令,执行第三处理单元;第一处理单元,用于控制高压侧隔离开关、第二接触器和旁路开关,对第一高压侧电容、第二高压侧电容和低压侧电容进行充电,并根据所述第一高压侧电容的第一电压、所述第二高压侧电容的第二电压和所述低压侧电容的第三电压,隔离所有所述功率模块中的故障功率模块,执行第二处理单元;所述第二处理单元,用于当所有所述功率模块中的正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第一接触器,调整所述正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压达到预设的额定电压,闭合低压侧断路器;第三处理单元,用于控制低压侧断路器、第一接触器和旁路开关,对低压侧电容、第一高压侧电容和第二高压侧电容进行充电,并根据所述第一高压侧电容的第一电压、所述第二高压侧电容的第二电压和所述低压侧电容的第三电压,隔离所有所述功率模块中的故障功率模块,执行第四处理单元;所述第四处理单元,用于当所有所述功率模块中的正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第二接触器,调整所述正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压达到预设的额定电压,闭合高压侧隔离开关。
7.根据权利要求6所述的中央控制器,其特征在于,所述第一处理单元包括:第一处理子单元,用于若所述启动指令为高压侧启动指令,闭合高压侧隔离开关和第二接触器,对每个所述功率模块的第一高压侧电容和第二高压侧电容进行充电,并实时采集所述第一高压侧电容的第一电压和所述第二高压侧电容的第二电压;第一确定子单元,用于根据所有所述第一电压和所有所述第二电压,确定所有所述功率模块中的第一故障功率模块和第一正常功率模块;第一隔离子单元,用于若所述第一故障功率模块的数量小于数量阈值,闭合所述第一故障功率模块的旁路开关,隔离所述第一故障功率模块;第二处理子单元,用于利用所述第一正常功率模块,对所述第一正常功率模块的低压侧电容进行充电,并实时采集所述第一正常功率模块的低压侧电容的第三电压;第二确定子单元,用于根据所述第一正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压,确定所述第一正常功率模块中的第二故障功率模块和第二正常功率模块;第二隔离子单元,用于若所述第一故障功率模块与所述第二故障功率模块的数量之和小于所述数量阈值,闭合所述第二故障功率模块的旁路开关,隔离所述第二故障功率模块;相应的,所述第二处理单元具体用于:当所述第二正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第一接触器,调整所述第二正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压达到预设的额定电压,闭合低压侧断路器。
8.根据权利要求6所述的中央控制器,其特征在于,所述第三处理单元包括:第一处理子单元,用于若所述启动指令为低压侧启动指令,闭合低压侧断路器和第一接触器,对每个所述功率模块的低压侧电容进行充电,实时采集所述低压侧电容的第三电压;第一确定子单元,用于根据所述第三电压,确定所有所述功率模块中的第一故障功率模块和第一正常功率模块;第一隔离子单元,用于若所述第一故障功率模块的数量小于数量阈值,闭合所述第一故障功率模块的旁路开关,隔离所述第一故障功率模块;第二处理子单元,用于利用所述第一正常功率模块,对所述第一正常功率模块的第一高压侧电容和第二高压侧电容进行充电,并实时采集所述第一正常功率模块的第一高压侧电容的第一电压和第二高压侧电容的第二电压;第二确定子单元,用于根据所述第一正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压,确定第一正常功率模块中的第二故障功率模块和第二正常功率模块;第二隔离子单元,用于若所述第一故障功率模块与所述第二故障功率模块的数量之和小于所述数量阈值,闭合所述第二故障功率模块的旁路开关,隔离所述第二故障功率模块;相应的,第四处理单元具体用于:当所述第二正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第二接触器,调整所述第二正常功率模块对应的所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压达到预设的额定电压,闭合高压侧隔离开关。
9.根据权利要求6所述的中央控制器,其特征在于,所述中央控制器还包括:切换单元,用于若根据所述开关状态和所述通信状态确定所述能量路由器无异常状态,控制所述能量路由器由启动模式切换至运行模式。
10.一种能量路由器,其特征在于,所述能量路由器与中央控制器连接,所述能量路由器至少包括:高压侧隔离开关,由第一接触器与第一启动电阻并联构成的高压侧启动电路,由第二接触器与第二启动电阻并联构成的低压侧启动电路,低压侧断路器,N台至少包含旁路开关、第一高压侧电容、第二高压侧电容和低压侧电容的功率模块,N为正整数;第一直流母线正端口和第一直流母线负端口分别与所述高压侧隔离开关的第一输入端和第二输入端连接,所述高压侧隔离开关的第一输出端通过所述高压侧启动电路与第一台所述功率模块的高压侧连接,所述高压侧隔离开关的第二输出端与第N台所述功率模块的高压侧连接;N台所述功率模块之间的高压侧串联,N台所述功率模块之间的低压侧并联;第二直流母线正端口和第二直流母线负端口分别与所述低压侧断路器的第一输入端和第二输入端连接,所述低压侧断路器的第一输出端通过所述低压侧启动电路与第一台所述功率模块的低压侧的第一端连接,所述低压侧断路器的第二输出端与第一台所述功率模块的低压侧的第二端连接;所述中央控制器用于:获取能量路由器所有开关的开关状态和所有功率模块的通信状态;当所述开关状态指示所述能量路由器的所有开关处于分断状态,且所述通信状态指示所有功率模块处于通信中断状态,获取启动所述能量路由器的启动指令,所述启动指令为高压侧启动指令或低压侧启动指令;若所述启动指令为高压侧启动指令,控制高压侧隔离开关、第二接触器和旁路开关,对第一高压侧电容、第二高压侧电容和低压侧电容进行充电,并根据所述第一高压侧电容的第一电压、所述第二高压侧电容的第二电压和所述低压侧电容的第三电压,隔离所有所述功率模块中的故障功率模块;当所有所述功率模块中的正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第一接触器,调整所述正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压达到预设的额定电压,闭合低压侧断路器;若所述启动指令为低压侧启动指令,控制低压侧断路器、第一接触器和旁路开关,对低压侧电容、第一高压侧电容和第二高压侧电容进行充电,并根据所述第一高压侧电容的第一电压、所述第二高压侧电容的第二电压和所述低压侧电容的第三电压,隔离所有所述功率模块中的故障功率模块;当所有所述功率模块中的正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压符合预设的电压稳定条件,闭合第二接触器,调整所述正常功率模块对应的第一电压、第二电压和第三电压达到预设的额定电压,闭合高压侧隔离开关。



