CN106505628A - 一种电网侧硬件电路失效控制方法及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电网侧硬件电路失效控制方法及控制器，通过判断电网侧各个相电压是否低于阈值，在电网侧任意一相的相电压低于所述阈值的情况下，根据另外两相的相电压计算得到一个虚构相电压；然后以所述另外两相的相电压和所述虚构相电压作为电网侧各个相电压的采样值进行控制；避免了现有技术中由于采样电阻失效而导致电网侧故障和安全隐患的问题。

Description

一种电网侧硬件电路失效控制方法及控制器

技术领域

本发明涉及并网控制技术领域，尤其涉及一种电网侧硬件电路失效控制方法及控制器。

背景技术

目前在并网逆变领域，其电网侧一般采用接N线(三相四线制)或无N线(三相三线制)的连接方式，但是无论三相四线制还是三相三线制的并网逆变系统，其电网电压一般均通过单一采样电路进行采样，而该采样电路一般通过串并联电阻来实现，随着系统的长时间运行，这些电阻可能会出现衰减现象，甚至会造成采样电路开路，这样就容易出现采样失效的问题。

由于系统内的控制器一般通过电网侧各个相电压的采样值来进行后续控制，当发生上述采样失效的情况时，将会导致电网侧故障(如过欠压、过欠频等故障)，如未及时控制并网逆变器停机，则甚至会引起控制失效，出现机器炸机，失火等现象，危害人身安全。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电网侧硬件电路失效控制方法及控制器，以解决现有技术中由于采样电阻失效而导致电网侧故障和安全隐患的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种电网侧硬件电路失效控制方法，应用于并网逆变器的控制器，所述电网侧硬件电路失效控制方法包括：

判断电网侧各个相电压是否低于阈值；

若电网侧任意一相的相电压低于所述阈值，则根据另外两相的相电压计算得到一个虚构相电压；

以所述另外两相的相电压和所述虚构相电压作为电网侧各个相电压的采样值进行控制。

优选的，在所述以所述另外两相的相电压和所述虚构相电压作为电网侧各个相电压的采样值进行控制之后，还包括：

判断所述另外两相当前的相电压是否正常；

若所述另外两相当前的相电压正常，则输出采样电路异常的告警；

若所述另外两相当前的相电压不正常，则控制所述并网逆变器停机，并输出电网侧相应相故障的告警。

优选的，在所述若电网侧任意一相的相电压低于所述阈值之后，还包括：

判断所述另外两相的相电压幅值之差是否小于预设差值；

若所述另外两相的相电压幅值之差大于等于所述预设差值，则控制所述并网逆变器停机，并输出电网侧相应相故障的告警；

若所述另外两相的相电压幅值之差小于所述预设差值，则执行所述根据另外两相的相电压计算得到一个虚构相电压的步骤。

优选的，还包括：

判断电网侧对应相电压与线电压是否满足第一预设条件；

若电网侧对应相电压与线电压满足所述第一预设条件，则以电网侧各个线电压进行控制，并输出滤波电路异常的告警。

优选的，所述第一预设条件为：电网侧对应相电压与线电压的有效值比例处于不正常范围的时长超过预设时长。

优选的，在所述以电网侧各个线电压进行控制，并输出滤波电路异常的告警之后，还包括：

判断并网电流、母线电压及输出功率是否满足第二预设条件；

若所述并网电流、所述母线电压或所述输出功率不满足所述第二预设条件，则控制所述并网逆变器脱网。

优选的，所述第二预设条件为：所述并网电流未过流、所述母线电压波动未超出预设范围且所述输出功率未出现大范围波动。

优选的，在所述若电网侧对应相电压与线电压满足所述第一预设条件之后，还包括：

判断电网侧各个线电压是否满足第三预设条件；

若电网侧各个线电压不满足所述第三预设条件，则控制所述并网逆变器停机，并输出滤波电路故障的告警；

若电网侧各个线电压满足所述第三预设条件，则执行所述以电网侧各个线电压进行控制，并输出滤波电路异常的告警的步骤。

优选的，所述第三预设条件为：电网侧各个线电压的幅值相同、频率相同且相位相差120°。

一种控制器，应用于并网逆变器，所述控制器用于执行上述任一所述的电网侧硬件电路失效控制方法。

由上述方案可知，本发明提供了一种电网侧硬件电路失效控制方法，通过判断电网侧各个相电压是否低于阈值，在电网侧任意一相的相电压低于所述阈值的情况下，根据另外两相的相电压计算得到一个虚构相电压；然后以所述另外两相的相电压和所述虚构相电压作为电网侧各个相电压的采样值进行控制；避免了现有技术中由于采样电阻失效而导致电网侧故障和安全隐患的问题。

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为本发明实施例提供的并网逆变器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电网侧硬件电路失效控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的电网侧硬件电路失效控制方法的另一流程图；

图4为本发明实施例提供的电网侧硬件电路失效控制方法的另一流程图；

图5为本发明实施例提供的并网逆变器的负载连接示意图；

图6为本发明实施例提供的电网侧硬件电路失效控制方法的另一流程图；

图7为本发明实施例提供的电网侧硬件电路失效控制方法的另一流程图；

图8为本发明实施例提供的电网侧硬件电路失效控制方法的另一流程图。

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。

本发明提供了一种电网侧硬件电路失效控制方法，以解决现有技术中由于采样电阻失效而导致电网侧故障和安全隐患的问题。

具体的，该电网侧硬件电路失效控制方法，应用于并网逆变器的控制器，该并网逆变器的结构图如图1所示，以三相四线制系统为例进行展示，并网侧各相(R、S、T)的采样电路(具体可以包括相电压采样电路及调理电路)，均一端与电网侧一相相连，另一端接N。

该电网侧硬件电路失效控制方法，参见图2，包括：

S101、判断电网侧各个相电压是否低于阈值；

正常并网运行的情况下，并网侧三相的相电压应均为220V，假设该阈值为170V(此处并不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内)；当其中某一相的相电压为110V，以R相的相电压为110V为例进行说明，则可以得到R相的相电压低于该阈值；此时，即有可能是R相采样电路中的电阻出现了衰减现象。若R相的相电压为0V(也低于阈值)，则有可能是R相采样电路中的电阻出现了开路情况。

若电网侧任意一相的相电压低于阈值，则执行步骤S102；

S102、根据另外两相的相电压计算得到一个虚构相电压；

假设R相的相电压为110V，S相和T相的相电压均为220V，此时如果仅是R相采样电路出现了上述问题，事实上并不需要控制并网逆变器停机；而现有技术在这种情况下，由于继续采用采样得到的上述相电压进行控制，将会出现电网侧故障(如过欠压、过欠频等故障)，或者即便能够及时控制并网逆变器实现停机，也会影响该系统的发电量。

S103、以另外两相的相电压和虚构相电压作为电网侧各个相电压的采样值进行控制。

在采样得到上述相电压，并且判断R相的相电压低于阈值的情况下，通过步骤S102将会计算得到一个虚构相电压，以其代替采样异常得到的采样值进行后续控制，能够避免由于R相采样电路出现异常导致电网侧故障、降低系统发电量以及带来安全隐患的问题。

综上，本实施例提供的该电网侧硬件电路失效控制方法，通过上述过程，有效避免了现有技术中由于采样电阻失效而导致电网侧故障和安全隐患的问题。同时，避免了电网侧硬件电路失效导致的并网逆变器不能正常启机的问题，提高并网逆变器的可靠性。另外，能够避免系统发电量的降低，并且无需增加维修成本。

优选的，在上述实施例及图2的基础之上，参见图3，该电网侧硬件电路失效控制方法，在步骤S103之后还包括：

S104、判断另外两相当前的相电压是否正常；

若另外两相当前的相电压正常，则执行步骤S105；若另外两相当前的相电压不正常，则执行步骤S106；

S105、输出采样电路异常的告警；

S106、控制并网逆变器停机，并输出电网侧相应相故障的告警。

在以另外两相的相电压和虚构相电压作为电网侧各个相电压的采样值进行控制之后，具体比如在至少一个控制周期之后，实时采样得到的电网侧各相的相电压，可能会发生一定的变化。

如果，仅是上述例子中所述的R相采样电路出现了问题，则实时采样得到的另外两相当前的相电压将会处于正常状态(比如并网电流未出现过流、母线电压波动未超出预设范围或者输出功率未出现大范围波动等)，此时只需输出采样电路异常的告警即可，无需控制并网逆变器停机，该并网逆变器能够正常并网，保证系统的发电量。

而如果某一路电网确实存在故障，并非仅仅是该相采样电路异常，则由于采用虚构相电压代替低于阈值的相电压进行后续控制，其控制算法将与实际不符，此时，实时采样得到的另外两相当前的相电压将会处于不正常状态，需要控制并网逆变器停机，并输出电网侧相应相故障的告警，等待系统修复。

优选的，在上述实施例的基础之上，参见图4，该电网侧硬件电路失效控制方法，包括：

S201、判断电网侧各个相电压是否低于阈值；

若电网侧任意一相的相电压低于阈值，则执行步骤S202；

S202、判断另外两相的相电压幅值之差是否小于预设差值；

若另外两相的相电压幅值之差大于等于预设差值，则执行步骤S203；若另外两相的相电压幅值之差小于预设差值，则执行步骤S204；

S203、控制并网逆变器停机，并输出电网侧相应相故障的告警；

S204、根据另外两相的相电压计算得到一个虚构相电压；

S205、以另外两相的相电压和虚构相电压作为电网侧各个相电压的采样值进行控制。

在对相电压低于阈值的一相进行相电压虚构之前，监测另外两相的相电压的幅值及相位，检测另外两相的相电压幅值之差是否小于预设差值，如果小于预设差值，则认为满足虚构相电压的条件，该虚构相电压可以参与控制，并网逆变器保持正常运行。

而如若另外两相的相电压幅值之差大于等于预设差值，比如R相的相电压为110V，S相的相电压为219V，T相的相电压均为171V，虽然T相的相电压大于阈值170V，但是S相与T相的相电压幅值之差为48V，说明此时T相的采样电路中也发生了电阻衰减的情况，则T相的相电压不能参与相电压虚构，并网逆变器报故障停机，同时还可以给出检修意见。

优选的，参见图4，该电网侧硬件电路失效控制方法，在步骤S205之后还包括：

S206、判断另外两相当前的相电压是否正常；

若另外两相当前的相电压正常，则执行步骤S207；若另外两相当前的相电压不正常，则执行步骤S208；

S207、输出采样电路异常的告警；

S208、控制并网逆变器停机，并输出电网侧相应相故障的告警。

对于本实施例内的各个阈值、预设差值及相电压是否正常的判断条件，此处均不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

值得说明的是，目前在并网逆变领域，为了获得更好的电能质量，通常在并网机器内部的电网侧加入RLC负载(参见图1中的负载1、负载2及负载3)，以对其输出电流的波形进行滤波处理。

但是并网机器内部器件的增多，将会导致机器故障率的增加，如电容负载随着长时间的运行会出现衰减现象，电阻或电感负载也会出现开路现象等，从而将会影响机器发电量及运行效率，严重时还会导致机器故障炸机进而发生火灾，严重危害人身财产安全。

尤其对三相三线制的并网逆变系统而言，由于其无N线，仅通过RLC负载来虚拟N点，如图5中的虚线所示；因此，当相应负载出现衰减故障时，其虚拟N点会出现偏移现象，导致电网电压采样值随之偏移，从而影响机器的并网运行。

因此，本发明另一实施例提供了另外一种电网侧硬件电路失效控制方法，在上述实施例及图2至图4的基础之上，在上述实施例中任意步骤的执行时刻，还包括如图6所示的：

S301、判断电网侧对应相电压与线电压是否满足第一预设条件；

若电网侧对应相电压与线电压满足第一预设条件，则执行步骤S302；

S302、以电网侧各个线电压进行控制，并输出滤波电路异常的告警。

优选的，第一预设条件为：电网侧对应相电压与线电压的有效值比例处于不正常范围的时长超过预设时长。

当并网逆变器长时间运行之后，虚拟N点会出现偏移现象，其电网侧将会引入共模电压，导致电网电压采样值随之偏移，此时如果继续采用电网侧相电压进行后续控制，该并网逆变器将会出现故障脱网，甚至会影响到控制器其他控制。

由于线电压能够抑制上述共模分量，因此本实施例在采样计算相电压的同时也计算线电压，在电网侧对应相电压与线电压的有效值比例处于不正常范围的时长超过预设时长时，能够及时地智能识别出采样电路异常、在检测误差较大的情况，能快速切换到线电压作为保护及控制使用，同时进行告警提示；有效保证了电网侧单一采样电路失效的情况下，并网逆变器的可靠运行，同时保证了并网逆变器的效率。

优选的，在上述实施例及图6的基础之上，该电网侧硬件电路失效控制方法，参见图7，在步骤S302之后，还包括：

S303、判断并网电流、母线电压及输出功率是否满足第二预设条件；

若并网电流、母线电压或输出功率不满足第二预设条件，则执行步骤S304；

S304、控制并网逆变器脱网。

优选的，第二预设条件为：并网电流未过流、母线电压波动未超出预设范围且输出功率未出现大范围波动。

在切换到线电压进行控制及保护使用后，控制器将再次判断并网电流、母线电压及输出功率，观察并网逆变器是否正常并网运行；如若发现并网逆变器在切换后，并网电流还出现过流、母线电压波动超出预设范围及输出功率出现大范围波动时，则迅速断开继电器脱网，此时则认为实际电网确实存在不平衡或电网类故障。

优选的，在上述实施例基础之上，该电网侧硬件电路失效控制方法，参见图8，包括：

S401、判断电网侧对应相电压与线电压是否满足第一预设条件；

优选的，第一预设条件为：电网侧对应相电压与线电压的有效值比例处于不正常范围的时长超过预设时长。

若电网侧对应相电压与线电压满足第一预设条件，则执行步骤S402；

S402、判断电网侧各个线电压是否满足第三预设条件；

若电网侧各个线电压不满足第三预设条件，则执行步骤S403；若电网侧各个线电压满足第三预设条件，则执行步骤S404；

S403、控制并网逆变器停机，并输出滤波电路故障的告警；

S404、以电网侧各个线电压进行控制，并输出滤波电路异常的告警。

优选的，第三预设条件为：电网侧各个线电压的幅值相同、频率相同且相位相差120°。

在发现对应相电压和线电压有效值比例处于不正常范围的时长超过预设时长，监测R-S、R-T、S-T线电压之间的幅值相位关系是否满足第三预设条件，如若满足第三预设条件则切换到线电压进行控制；如若不满足第三预设条件，则不会切换到线电压进行控制，直接报出相应的故障，此时即可能发生了双点故障，需要控制并网逆变器停机，以保证对并网逆变器的可靠保护。

优选的，参见图8，在步骤S404之后，还包括：

S405、判断并网电流、母线电压及输出功率是否满足第二预设条件；

若并网电流、母线电压或输出功率不满足第二预设条件，则执行步骤S406；

S406、控制并网逆变器脱网。

优选的，第二预设条件为：并网电流未过流、母线电压波动未超出预设范围且输出功率未出现大范围波动。

对于本实施例内的电网侧对应相电压与线电压的有效值比例的不正常范围、预设时长、过流的判定阈值、母线电压和输出功率的波动范围的具体参数，此处均不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

本发明另一实施例还提供了一种控制器，应用于并网逆变器，控制器用于执行上述实施例及图2至图4、图7及图8任一所述的电网侧硬件电路失效控制方法。

具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

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的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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)

1.一种电网侧硬件电路失效控制方法，其特征在于，应用于并网逆变器的控制器，所述电网侧硬件电路失效控制方法包括：

判断电网侧各个相电压是否低于阈值；

若电网侧任意一相的相电压低于所述阈值，则根据另外两相的相电压计算得到一个虚构相电压；

以所述另外两相的相电压和所述虚构相电压作为电网侧各个相电压的采样值进行控制。

2.根据权利要求1所述的电网侧硬件电路失效控制方法，其特征在于，在所述以所述另外两相的相电压和所述虚构相电压作为电网侧各个相电压的采样值进行控制之后，还包括：

判断所述另外两相当前的相电压是否正常；

若所述另外两相当前的相电压正常，则输出采样电路异常的告警；

若所述另外两相当前的相电压不正常，则控制所述并网逆变器停机，并输出电网侧相应相故障的告警。

3.根据权利要求1所述的电网侧硬件电路失效控制方法，其特征在于，在所述若电网侧任意一相的相电压低于所述阈值之后，还包括：

判断所述另外两相的相电压幅值之差是否小于预设差值；

若所述另外两相的相电压幅值之差大于等于所述预设差值，则控制所述并网逆变器停机，并输出电网侧相应相故障的告警；

若所述另外两相的相电压幅值之差小于所述预设差值，则执行所述根据另外两相的相电压计算得到一个虚构相电压的步骤。

4.根据权利要求1至3任一所述的电网侧硬件电路失效控制方法，其特征在于，还包括：

判断电网侧对应相电压与线电压是否满足第一预设条件；

若电网侧对应相电压与线电压满足所述第一预设条件，则以电网侧各个线电压进行控制，并输出滤波电路异常的告警。

5.根据权利要求4所述的电网侧硬件电路失效控制方法，其特征在于，所述第一预设条件为：电网侧对应相电压与线电压的有效值比例处于不正常范围的时长超过预设时长。

6.根据权利要求4所述的电网侧硬件电路失效控制方法，其特征在于，在所述以电网侧各个线电压进行控制，并输出滤波电路异常的告警之后，还包括：

判断并网电流、母线电压及输出功率是否满足第二预设条件；

若所述并网电流、所述母线电压或所述输出功率不满足所述第二预设条件，则控制所述并网逆变器脱网。

7.根据权利要求6所述的电网侧硬件电路失效控制方法，其特征在于，所述第二预设条件为：所述并网电流未过流、所述母线电压波动未超出预设范围且所述输出功率未出现大范围波动。

8.根据权利要求4所述的电网侧硬件电路失效控制方法，其特征在于，在所述若电网侧对应相电压与线电压满足所述第一预设条件之后，还包括：

判断电网侧各个线电压是否满足第三预设条件；

若电网侧各个线电压不满足所述第三预设条件，则控制所述并网逆变器停机，并输出滤波电路故障的告警；

若电网侧各个线电压满足所述第三预设条件，则执行所述以电网侧各个线电压进行控制，并输出滤波电路异常的告警的步骤。

9.根据权利要求8所述的电网侧硬件电路失效控制方法，其特征在于，所述第三预设条件为：电网侧各个线电压的幅值相同、频率相同且相位相差120°。

10.一种控制器，其特征在于，应用于并网逆变器，所述控制器用于执行权利要求1至9任一所述的电网侧硬件电路失效控制方法。