CN104765012A - 一种故障检测方法、故障检测电路和逆变器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种故障检测方法、故障检测电路和逆变器，其中，该方法包括：在待测逆变器进入待机状态后，控制母线预充电电路给直流母线进行预充电；在预充电完成后，控制交流继电器吸合，使待测逆变器工作在不可控整流状态；读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值；判断直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值之差是否大于第一阈值，若大于所述第一阈值，报直流母线电压检测电路故障，以实时检测逆变器中的直流母线电压检测电路是否发生故障。
Description
技术领域
本发明涉及故障检测技术领域，更具体地说，涉及一种故障检测方法、故障检测电路和逆变器。
背景技术
参见图1，在光伏并网发电系统中，为了保证逆变器正常并网运行，需要利用逆变器中的直流母线电压检测电路实时检测A点的直流母线电压。
当直流母线电压检测电路检测到的直流母线电压过高或过低时，都将导致逆变器不能正常并网进行。例如：当直流母线电压检测电路发生故障导致检测到的直流母线电压低于实际值时，逆变器将因输入电压过低而自动进入待机状态；此时，若不能及时发现直流母线电压检测电路故障，将导致逆变器长时间不能并网运行。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种故障检测方法、故障检测电路和逆变器，以实时检测逆变器中的直流母线电压检测电路是否发生故障。
一种故障检测方法，包括：
在待测逆变器进入待机状态后，控制母线预充电电路给直流母线进行预充电；
在预充电完成后，控制交流继电器吸合，使待测逆变器工作在不可控整流状态；
读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值；
判断直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值之差是否大于第一阈值，若大于所述第一阈值，报直流母线电压检测电路故障。
其中，当待测逆变器为三相并网逆变器时，所述理论值＝2.34*U，其中，U为电网相电压有效值。
可选地，所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值前，还包括：
分别读取待测逆变器中的电网电压检测电路和逆变电压检测电路输出的测量值；
判断电网电压检测电路输出的测量值与逆变电压检测电路输出的测量值之差是否大于第二阈值，若大于所述第二阈值，报电网电压检测电路和逆变电压检测电路中至少有一路存在故障；否则，执行所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值的步骤。
可选地，所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值前，还包括：
针对经同一变压器连接到电网的包括待测逆变器在内的多台逆变器，分别读取各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值；
判断待测逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值是否为所述各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值中的极端数据，若是，报待测逆变器中的电网电压检测电路故障；否则，执行所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值的步骤。
一种故障检测电路，包括：
主控单元，用于在待测逆变器进入待机状态后，控制母线预充电电路给直流母线进行预充电；在预充电完成后，控制交流继电器吸合，使待测逆变器工作在不可控整流状态；读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值；以及判断直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值之差是否大于第一阈值，若大于所述第一阈值，输出第一触发信号；
与所述主控单元相连的故障报警电路，用于在接收到所述第一触发信号时，报直流母线电压检测电路故障。
其中，当待测逆变器为三相并网逆变器时，所述理论值＝2.34*U，其中，U为电网相电压有效值。
可选地，所述主控单元在读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值前，还用于分别读取待测逆变器中的电网电压检测电路和逆变电压检测电路输出的测量值；以及判断电网电压检测电路输出的测量值与逆变电压检测电路输出的测量值之差是否大于第二阈值，若大于所述第二阈值，输出第二触发信号；否则，执行所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值的步骤；
所述故障报警电路还用于在接收到所述第二触发信号时，报电网电压检测电路和逆变电压检测电路中至少有一路存在故障。
可选地，所述主控单元在读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值前，还用于针对经同一变压器连接到电网的包括待测逆变器在内的多台逆变器，分别读取各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值；以及判断待测逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值是否为所述各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值中的极端数据，若是，输出第二触发信号；否则，执行所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值的步骤；
所述故障报警电路还用于在接收到所述第二触发信号时，报待测逆变器中的电网电压检测电路存在故障。
其中，所述故障报警电路包括上位机，以及连接所述主控单元和所述上位机的通信模块；
或者，所述故障报警电路为声光报警器；
或者，所述故障报警电路为音频故障报警器。
一种逆变器，包括主电路、电压检测电路和上述任一种故障检测电路，其中，所述电压检测电路包括直流母线电压检测电路、逆变电压检测电路和电网电压检测电路。
从上述的技术方案可以看出，本发明在逆变器进入不可控整流状态后，将直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值作比较，若两者偏差较大，说明直流母线电压检测电路必然存在故障，需要及时进行维修。整个故障检测过程不增加硬件成本，逻辑简单可靠，便于推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术公开的一种逆变器结构示意图；
图2为本发明实施例一公开的一种故障检测方法流程图；
图3为本发明实施例二公开的一种故障检测方法流程图；
图4为本发明实施例三公开的一种故障检测方法流程图；
图5本发明实施例四公开的一种故障检测电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
参见图2，本发明实施例一公开了一种故障检测方法，以实时检测逆变器中的直流母线电压检测电路是否发生故障，包括：
步骤201：在待测逆变器进入待机状态后，控制母线预充电电路给直流母线进行预充电；
步骤202：在预充电完成后，控制交流继电器吸合，使待测逆变器进入不可控整流状态；
所述交流继电器连接在待测逆变器的交流侧与电网之间，即图1中标示出的开关K。交流继电器闭合后，待测逆变器进入不可控整流状态，此时电网能量会经待测逆变器内部的不可控整流电路输出到直流母线上，而在闭合交流继电器前，首先要对直流母线预充电，因为：由电容器的工作原理可知，当电容器并联在电源两端的时候，在电源接通瞬间，电容器两端的电压不会突变，但电容器两端的电流会突变，因此上电瞬间电容器相当于短路；而待测逆变器的直流母线上是有电容存在的，在闭合交流继电器的瞬间，如果没有预充电电路对直流母线进行预充电，那不可控整流电路中的二极管就会因直流母线上电容瞬间的短路电流而损坏，预充电电路在这里起到了限制电源接通瞬间的电容充电电流的作用。
步骤203：读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值；
步骤204：判断直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值之差是否大于第一阈值，若大于所述第一阈值，进入步骤205；否则，返回步骤201进入以一轮故障检测；
步骤205：报直流母线电压检测电路故障；
待测逆变器工作在不可控整流状态时，从电网汲取能量并整流输出到直流侧，使直流母线电压上升，直流母线电压的最终稳态与当前电网电压有关。因此，可根据当前电网电压计算出上升达到稳定的直流母线电压的理论值，若直流母线电压检测电路输出的测量值等于该理论值就说明直流母线电压检测电路无故障，考虑测量误差的存在，本实施例以直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值之差低于第一阈值作为判定直流母线电压检测电路无故障的依据。
当待测逆变器为三相并网逆变器时，所述理论值＝2.34*U，其中，U为电网相电压有效值。
由上述描述可以看出，本实施例在逆变器进入不可控整流状态后，将直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值作比较，若两者偏差较大，说明直流母线电压检测电路必然存在故障，需要及时进行维修。
实施例二：
逆变器运行状态的监控节点除直流母线电压外，还包括逆变电压、电网电压等，仍参见图1，逆变器分别通过内部的直流母线电压检测电路、逆变电压检测电路和电网电压检测电路来实时检测A点的直流母线电压、B点的逆变电压和C点的电网电压，为便于描述，以下设直流母线电压检测电路、逆变电压检测电路和电网电压检测电路输出的测量值电压分别为V1、V2和V3。
由于直流母线电压的理论值需要根据当前电网电压计算得到，因此要保证直流母线电压检测电路故障检测过程的可靠性，就必须首先要确保电网电压检测电路的可靠性。对此，参见图3，本发明实施例三公开了又一种故障检测方法，包括：
步骤301：在待测逆变器进入待机状态后，控制母线预充电电路给直流母线进行预充电；
步骤302：在预充电完成后，控制交流继电器吸合，此时待测逆变器进入不可控整流状态；
步骤303：读取测量值V3和测量值V2；
步骤304：判断测量值V3与测量值V2之差是否大于第二阈值，若大于所述第二阈值，进入步骤305；否则，进入步骤306；
步骤305：报电网电压检测电路和逆变电压检测电路中至少有一路存在故障，本次故障检测结束；
交流继电器闭合后，若电网电压检测电路和逆变电压检测电路均无故障，则测量值V3与V2必然相等，考虑测量过程会存在一定误差，本实施例以|V3－V2|＜第二阈值作为判断这两路电压检测电路均无故障的依据；若|V3－V2|＞第二阈值，则说明这两路电压检测电路中至少有一路存在故障。
步骤306：读取测量值V1；
步骤307：判断测量值V1与理论值之差是否大于第一阈值，若小于所述第一阈值，说明直流母线电压检测电路无故障，返回步骤301进入下轮故障检测；否则，进入步骤308；
步骤308：报直流母线电压检测电路故障，本次故障检测结束。
相较于实施例一，本实施例在检测直流母线电压检测电路是否存在故障前，首先比对V3与V2间是否存在较大偏差，若存在，说明电网电压检测电路有50％的可能存在故障，需要及时对电网电压检测电路进行故障诊断，直至确保其无故障的情况下才对直流母线电压检测电路进行故障检测，保证了直流母线电压检测电路故障检测结果的准确无误。
实施例三：
在电站中，多台并网逆变器并联通过同一个变压器连接到电网，那么通过实时采集各个逆变器输出的电网电压信息进行对比分析，若其中有少数几台逆变器输出的电网电压信息与其他台差别较大，则该少数几台逆变器中的电网电压检测电路必然存在故障。基于此，参见图4，本实施例四公开了又一种故障检测方法，以实现在确保电网电压检测电路无故障的情况下，才对直流母线电压检测电路进行故障检测，以确保直流母线电压检测电路故障检测结果的准确无误，该方法包括(为便于描述，以下设待测逆变器中的直流母线电压检测电路和电网电压检测电路输出的测量值电压分别为V1和V3)：
步骤401：在待测逆变器进入待机状态后，控制母线预充电电路给直流母线进行预充电；
步骤402：在预充电完成后，控制交流继电器吸合，使待测逆变器进入不可控整流状态；
步骤403：针对经同一变压器连接到电网的包括待测逆变器在内的多台逆变器，分别读取各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值；
步骤404：判断V3是否为所述各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值中的极端数据，若是，进入步骤405；否则，进入步骤406；
其中，所述极端数据，即与其他台输出的电网电压信息差别较大的数据；
步骤405：报待测逆变器中的电网电压检测电路故障，本次故障检测结束。
步骤406：读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值；
步骤407：判断V1与理论值之差是否大于第一阈值，若大于所述第一阈值，进入步骤408；否则，返回步骤401进入以一轮故障检测；
步骤408：报待测逆变器中的直流母线电压检测电路故障。
实施例四：
此外，参见图5，本发明实施例四公开了一种故障检测电路，以实时检测逆变器中的直流母线电压检测电路是否发生故障，包括：
主控单元501，用于在待测逆变器进入待机状态后，控制母线预充电电路给直流母线进行预充电；在预充电完成后，控制交流继电器吸合，使待测逆变器工作在不可控整流状态；读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值；以及判断直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值之差是否大于第一阈值，若大于所述第一阈值，输出第一触发信号；
与主控单元501相连的故障报警电路502，用于在接收到所述第一触发信号时，报直流母线电压检测电路故障。
其中，当待测逆变器为三相并网逆变器时，所述理论值＝2.34*U，其中，U为电网相电压有效值。
优选的，主控单元501在读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值前，还用于分别读取待测逆变器中的电网电压检测电路和逆变电压检测电路输出的测量值；以及判断电网电压检测电路输出的测量值与逆变电压检测电路输出的测量值之差是否大于第二阈值，若大于所述第二阈值，输出第二触发信号；否则，执行所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值的步骤；
相应的，故障报警电路502还用于在接收到所述第二触发信号时，报电网电压检测电路和逆变电压检测电路中至少有一路存在故障。
或者，主控单元501在读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值前，还用于针对经同一变压器连接到电网的包括待测逆变器在内的多台逆变器，分别读取各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值；以及判断待测逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值是否为所述各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值中的极端数据，若是，输出第二触发信号；否则，执行所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值的步骤；
相应的，故障报警电路502还用于在接收到所述第二触发信号时，报待测逆变器中的电网电压检测电路存在故障。
其中，故障报警电路502可采用声光报警器、音频故障报警器等；或者，故障报警电路502也可以采用上位机+通信模块的方式实现故障状态的远程监控，其中，所述通信模块连接在主控单元501和上位机之间，用于将主控单元501输出的触发信号上传给上位机进行显示输出，以提示工作人员及时进行维修。
此外，本发明实施例四还公开了一种逆变器，包括主电路、电压检测电路和上述公开的任一种故障检测电路，以实时检测逆变器中的直流母线电压检测电路是否发生故障。其中，所述电压检测电路包括直流母线电压检测电路、逆变电压检测电路和电网电压检测电路。
综上所述，本发明在逆变器进入不可控整流状态后，将直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值作比较，若两者偏差较大，说明直流母线电压检测电路必然存在故障，需要及时进行维修。整个故障检测过程不增加硬件成本，逻辑简单可靠，便于推广应用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的故障检测电路而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种故障检测方法，其特征在于，包括：
在待测逆变器进入待机状态后，控制母线预充电电路给直流母线进行预充电；
在预充电完成后，控制交流继电器吸合，使待测逆变器工作在不可控整流状态；
读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值；
判断直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值之差是否大于第一阈值，若大于所述第一阈值，报直流母线电压检测电路故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当待测逆变器为三相并网逆变器时，所述理论值＝2.34*U，其中，U为电网相电压有效值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值前，还包括：
分别读取待测逆变器中的电网电压检测电路和逆变电压检测电路输出的测量值；
判断电网电压检测电路输出的测量值与逆变电压检测电路输出的测量值之差是否大于第二阈值，若大于所述第二阈值，报电网电压检测电路和逆变电压检测电路中至少有一路存在故障；否则，执行所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值前，还包括：
针对经同一变压器连接到电网的包括待测逆变器在内的多台逆变器，分别读取各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值；
判断待测逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值是否为所述各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值中的极端数据，若是，报待测逆变器中的电网电压检测电路故障；否则，执行所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值的步骤。
5.一种故障检测电路，其特征在于，包括：
主控单元，用于在待测逆变器进入待机状态后，控制母线预充电电路给直流母线进行预充电；在预充电完成后，控制交流继电器吸合，使待测逆变器工作在不可控整流状态；读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值；以及判断直流母线电压检测电路输出的测量值与理论值之差是否大于第一阈值，若大于所述第一阈值，输出第一触发信号；
与所述主控单元相连的故障报警电路，用于在接收到所述第一触发信号时，报直流母线电压检测电路故障。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，当待测逆变器为三相并网逆变器时，所述理论值＝2.34*U，其中，U为电网相电压有效值。
7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述主控单元在读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值前，还用于分别读取待测逆变器中的电网电压检测电路和逆变电压检测电路输出的测量值；以及判断电网电压检测电路输出的测量值与逆变电压检测电路输出的测量值之差是否大于第二阈值，若大于所述第二阈值，输出第二触发信号；否则，执行所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值的步骤；
所述故障报警电路还用于在接收到所述第二触发信号时，报电网电压检测电路和逆变电压检测电路中至少有一路存在故障。
8.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述主控单元在读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值前，还用于针对经同一变压器连接到电网的包括待测逆变器在内的多台逆变器，分别读取各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值；以及判断待测逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值是否为所述各台逆变器中的电网电压检测电路输出的测量值中的极端数据，若是，输出第二触发信号；否则，执行所述读取待测逆变器中的直流母线电压检测电路输出的测量值的步骤；
所述故障报警电路还用于在接收到所述第二触发信号时，报待测逆变器中的电网电压检测电路存在故障。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的电路，其特征在于，所述故障报警电路包括上位机，以及连接所述主控单元和所述上位机的通信模块；
或者，所述故障报警电路为声光报警器；
或者，所述故障报警电路为音频故障报警器。
10.一种逆变器，其特征在于，包括主电路、电压检测电路和权利要求5-9中任一项所述的故障检测电路，其中，所述电压检测电路包括直流母线电压检测电路、逆变电压检测电路和电网电压检测电路。
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