CN105259500B - 一种三电平并网变换器的继电器故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三电平并网变换器的继电器故障检测方法，其具体包括：在继电器不同状态下，分别开通变换器的逆变桥臂的辅管，并实时的检测流过继电器的电流；若继电器处于闭合状态，并检测到电流，则判定继电器正常闭合，否则，判定继电器开路故障；若继电器处于断开状态，并在预定时间内，未检测到电流，则判定继电器正常断开，否则，判定继电器短路故障。本发明能准确检测到继电器的开路、短路故障，无需增加多余检测量，适用于单相，三相三线制，三相四线制系统，具有方法简单，判断准确，通用性强的特点，适合于并网变换器的继电器故障检测。

Description

一种三电平并网变换器的继电器故障检测方法

技术领域

本发明涉及继电器故障检测技术领域，尤其涉及一种三电平并网变换器的继电器故障检测方法。

背景技术

随着人们对于清洁能源和电能质量要求的不断提高，越来越多的电力电子设备，如光伏逆变器，有源电力滤波器开始并入电网。为保证电网的安全运行，大多数电力电子设备会通过一个或多个物理开关，如继电器，接触器，断路器等连接电网，因此，及时准确的检测这类开关故障对于设备的安全稳定运行至关重要。目前，对于继电器，接触器，断路器这类开关的检测主要通过辅助触点，闭合前后两端电压的变化，不控整流后母线电压的变化判断故障。对于一些没有辅助触点的开关，通过辅助触点判断的方法失效；检测闭合前后开关两端的电压需要增加额外的电压检测电路；检测不控整流的母线电压的变化可能受到电网电压波动，电网阻抗变化等因数的干扰而造成误判。

发明内容

本发明的目的在于通过一种三电平并网变换器的继电器故障检测方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种三电平并网变换器的继电器故障检测方法，其具体包括：

在继电器不同状态下，分别开通变换器的逆变桥臂的辅管，并实时的检测流过继电器的电流；

若继电器处于闭合状态，并检测到电流，则判定继电器正常闭合，否则，判定继电器开路故障；

若继电器处于断开状态，并在预定时间内，未检测到电流，则判定继电器正常断开，否则，判定继电器短路故障。

特别地，所述变换器为单相并网变换器、三相三线或三相四线的并网变换器的任一种。

特别地，若所述变换器为三相四线制的三电平并网变换器，电网N线连接变换器的母线中点，电网通过继电器连接电感，最终接到逆变桥的输出，则该故障检测方法具体包括：

判断继电器的短路故障：在继电器断开状态下判断继电器的短路故障，发出断开三相继电器信号，当A相电网电压达到预设范围，该预设范围可根据实际电网电压进行调整，启动A相继电器短路故障检测，同时开通A相桥臂的辅管，同时检测A相电感电流，当检测到A相电感电流绝对值达到阈值，则判定此时A相继电器短路故障，否则开始计时，当计时器计满后，则判定继电器正常断开，其中，所述阈值可根据实际系统容量，电感感量进行调整；计时器计时范围可根据电网电压，电感量调整；同理，可判断B,C相继电器的短路故障；

判断继电器的开路故障：发闭合三相继电器信号，当A相电网电压达到预设范围时，启动A相继电器开路故障检测，同时开通A相桥臂的辅管，同时检测A相电感电流，当检测到A相电感电流达到预设阈值，则判定继电器正常闭合，无故障；若A相电感电流绝对值未达到阈值，则开始计时，当计时器计满后，则判定继电器开路故障。同理，可判断B,C相继电器的开路故障。

特别地，若所述变换器为三相三线制的三电平并网变换器，则该故障检测方法具体包括：

判断继电器的短路故障：发断开三相继电器信号，当电网AB线电压达到一定值后，同时导通模块A，B相桥臂的辅管，并同时检测A，B相电感电流，当检测到A，B相电感电流绝对值均达到预设阈值，则判定此时A，B相继电器均短路故障；若A，B相电感电流绝对值未达到预设阈值，则开始计时，当计时器计满后，则判定A,B相继电器正常断开。同理，可进行BC,CA相继电器短路故障的判断；

判断继电器的开路故障：发闭合三相继电器信号，当电网AB线电压达到预设值后，同时导通A，B相桥臂的辅管，同时检测A,B相电感电流，当检测到A，B相电感电流绝对值均达到预设阈值，则判定A，B相继电器均正常闭合；若A，B相电感电流绝对值未达到预设阈值，则开始计时，当计时器计满后，则判定A,B相继电器至少移相继电器开路故障。同理，可进行BC,CA相继电器开路故障的判断。

本发明提出的三电平并网变换器的继电器故障检测方法能准确检测到继电器的开路、短路故障，无需增加多余检测量，适用于单相，三相三线制，三相四线制系统，具有方法简单，判断准确，通用性强的特点，适合于并网变换器的继电器故障检测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的三电平并网变换器的继电器故障检测方法原理流程图；

图2为本发明实施例提供的三相四线制并网变换器结构示意图；

图3为本发明实施例提供的三相四线制并网变换器中继电器闭合状态下的检测示意图；

图4为本发明实施例提供的三相三线制并网变换器结构示意图；

图5为本发明实施例提供的三相三线制并网变换器中继电器闭合状态下的检测示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本发明。

请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的三电平并网变换器的继电器故障检测方法原理流程图。

本实施例中三电平并网变换器的继电器故障检测方法具体包括：

S101、在继电器不同状态下，分别开通变换器的逆变桥臂的辅管，并实时的检测流过继电器的电流。

S102、若继电器处于闭合状态，并检测到电流，则判定继电器正常闭合，否则，判定继电器开路故障。

S103、若继电器处于断开状态，并在预定时间内，未检测到电流，则判定继电器正常断开，否则，判定继电器短路故障。

实际应用中所述变换器为单相并网变换器、三相三线或三相四线的并网变换器的任一种。而且不局限于继电器，接触器、断路器等具有可开通、关断的物理开关均适用于上述故障检测方法。同时，三电平并网变换器的三电平模块可以是T型三电平模块或I型三电平模块。

于本实施例，下面仅以变换器为三相四线制的三电平并网变换器和三相三线制的三电平并网变换器对本发明进行具体说明。

如图2所示，所述变换器为三相四线制的三电平并网变换器，电网N线连接变换器的母线中点，电网通过继电器连接电感，最终接到逆变桥的输出，模块A、模块B、模块C为该变换器的三电平模块，模块A、模块B、模块C对应的继电器分别为A相继电器、B相继电器、C相继电器，模块A中的1、2、3、4为A相桥臂的辅管。继电器故障检测的具体过程如下：

判断继电器的短路故障：在继电器断开状态下判断继电器的短路故障，发出断开三相继电器信号，当A相电网电压达到预设范围，该预设范围可根据实际电网电压进行调整，启动A相继电器短路故障检测，同时开通A相桥臂的辅管，同时检测A相电感电流，当检测到A相电感电流绝对值达到阈值，则判定此时A相继电器短路故障，否则开始计时，当计时器计满后，则判定继电器正常断开，其中，所述阈值可根据实际系统容量，电感感量进行调整；计时器计时范围可根据电网电压，电感量调整；同理，可判断B,C相继电器的短路故障。

继电器短路故障判断完毕后，判断继电器的开路故障：发闭合三相继电器信号，当A相电网电压达到预设范围时，启动A相继电器开路故障检测，同时开通A相桥臂的辅管，同时检测A相电感电流，当检测到A相电感电流达到预设阈值，则判定继电器正常闭合，无故障；若A相电感电流绝对值未达到阈值，则开始计时，当计时器计满后，则判定继电器开路故障。同理，可判断B,C相继电器的开路故障。

如图3所示，图3为本发明实施例提供的三相四线制并网变换器中继电器闭合状态下的检测示意图，A相继电器、B相继电器、C相继电器对应的检测量有电网相电压Ua、Ub、Uc，模块A辅管驱动、模块B辅管驱动、模块C辅管驱动，A相电感电流、B相电感电流、C相电感电流。

如图4所示，所述变换器为三相三线制的三电平并网变换器，电网N线连接变换器的母线中点，电网通过继电器连接电感，最终接到逆变桥的输出，模块A、模块B、模块C为该变换器的三电平模块，模块A中的1、2、3、4为A相桥臂的辅管。继电器故障检测的具体过程如下：

判断继电器的短路故障：发断开三相继电器信号，当电网AB线电压达到一定值后，同时导通模块A，B相桥臂的辅管，并同时检测A，B相电感电流，当检测到A，B相电感电流绝对值均达到预设阈值，则判定此时A，B相继电器均短路故障；若A，B相电感电流绝对值未达到预设阈值，则开始计时，当计时器计满后，则判定A,B相继电器正常断开。同理，可进行BC,CA相继电器短路故障的判断。需要说明的是，上述三相三线制并网变换器的继电器短路故障判断方法不能判断一相继电器的短路故障，只能判断两相或三相继电器的短路故障。

继电器短路故障判断完毕后，判断继电器的开路故障：发闭合三相继电器信号，当电网AB线电压达到预设值后，同时导通A，B相桥臂的辅管，同时检测A,B相电感电流，当检测到A，B相电感电流绝对值均达到预设阈值，则判定A，B相继电器均正常闭合；若A，B相电感电流绝对值未达到预设阈值，则开始计时，当计时器计满后，则判定A,B相继电器至少移相继电器开路故障。同理，可进行BC,CA相继电器开路故障的判断。

如图5所示，图5为本发明实施例提供的三相三线制并网变换器中继电器闭合状态下的检测示意图，A相继电器、B相继电器、C相继电器对应的检测量有电网相电压Uab、Ubc、Uca，模块A辅管驱动、模块B辅管驱动、模块C辅管驱动，A相电感电流、B相电感电流、C相电感电流。

本发明的技术方案根据三电平并网变换器自身拓扑的特点，通过开通逆变桥臂的辅管，同时检测电流，能准确判断继电器的故障。本发明能准确检测到继电器的开路、短路故障，无需增加多余检测量，适用于单相，三相三线制，三相四线制系统，具有方法简单，判断准确，通用性强的特点，适合于并网变换器的继电器故障检测。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (2)

1.一种三电平并网变换器的继电器故障检测方法，其特征在于，具体包括：

在继电器不同状态下，分别开通变换器的逆变桥臂的辅管，并实时的检测流过继电器的电流；所述变换器为单相并网变换器、三相三线或三相四线的并网变换器的任一种；

若继电器处于闭合状态，并检测到电流，则判定继电器正常闭合，否则，判定继电器开路故障；

若继电器处于断开状态，并在预定时间内，未检测到电流，则判定继电器正常断开，否则，判定继电器短路故障；

具体的，若所述变换器为三相四线制的三电平并网变换器，电网N线连接变换器的母线中点，电网通过继电器连接电感，最终接到逆变桥的输出，则该故障检测方法具体包括：

判断继电器的短路故障：在继电器断开状态下判断继电器的短路故障，发出断开三相继电器信号，当A相电网电压达到预设范围，该预设范围可根据实际电网电压进行调整，启动A相继电器短路故障检测，同时开通A相桥臂的辅管，同时检测A相电感电流，当检测到A相电感电流绝对值达到阈值，则判定此时A相继电器短路故障，否则开始计时，当计时器计满后，则判定继电器正常断开，其中，所述阈值可根据实际系统容量，电感感量进行调整；计时器计时范围可根据电网电压，电感量调整；同理，可判断B,C相继电器的短路故障；

判断继电器的开路故障：发闭合三相继电器信号，当A相电网电压达到预设范围时，启动A相继电器开路故障检测，同时开通A相桥臂的辅管，同时检测A相电感电流，当检测到A相电感电流达到预设阈值，则判定继电器正常闭合，无故障；若A相电感电流绝对值未达到阈值，则开始计时，当计时器计满后，则判定继电器开路故障。同理，可判断B,C相继电器的开路故障。

2.一种三电平并网变换器的继电器故障检测方法，其特征在于，具体包括：在继电器不同状态下，分别开通变换器的逆变桥臂的辅管，并实时的检测流过继电器的电流；所述变换器为单相并网变换器、三相三线或三相四线的并网变换器的任一种；

若继电器处于闭合状态，并检测到电流，则判定继电器正常闭合，否则，判定继电器开路故障；

若继电器处于断开状态，并在预定时间内，未检测到电流，则判定继电器正常断开，否则，判定继电器短路故障；

具体的，若所述变换器为三相三线制的三电平并网变换器，则该故障检测方法具体包括：

判断继电器的短路故障：发断开三相继电器信号，当电网AB线电压达到一定值后，同时导通模块A，B相桥臂的辅管，并同时检测A，B相电感电流，当检测到A，B相电感电流绝对值均达到预设阈值，则判定此时A，B相继电器均短路故障；若A，B相电感电流绝对值未达到预设阈值，则开始计时，当计时器计满后，则判定A,B相继电器正常断开。同理，可进行BC,CA相继电器短路故障的判断；

判断继电器的开路故障：发闭合三相继电器信号，当电网AB线电压达到预设值后，同时导通A，B相桥臂的辅管，同时检测A,B相电感电流，当检测到A，B相电感电流绝对值均达到预设阈值，则判定A，B相继电器均正常闭合；若A，B相电感电流绝对值未达到预设阈值，则开始计时，当计时器计满后，则判定A,B相继电器至少移相继电器开路故障。同理，可进行BC,CA相继电器开路故障的判断。