CN112964981B - 一种三相光伏逆变器继电器故障检测方法 - Google Patents

一种三相光伏逆变器继电器故障检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三相光伏逆变器继电器故障检测方法，步骤包括：采样当前电网电压和逆变电压，并进行Clark变换和计算α和β分量的有效值，断开逆变桥臂侧继电器和电网侧继电器，设定阈值T，分别判断逆变电压α和β分量有效值是否超过T，若超过则表明电网侧继电器有粘连；闭合逆变桥臂侧继电器，逆变桥输出开环电压，分别判断电网电压和逆变电压的α和β分量有效值的差值是否超过T，若超过则表明逆变桥臂侧继电器可能损坏；断开逆变桥臂侧继电器，闭合电网侧继电器，分别判断电网和逆变电压的α和β分量有效值的差值是否超过T，若超过则表明电网侧继电器没有全部闭合。本发明消除了电压间的零序分量，且无需分离电压的正负序分量，简化判断逻辑。

Description

一种三相光伏逆变器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领域，尤其涉及一种三相光伏逆变器继电器故障检测方法。
背景技术
光伏逆变器在继电器是否故障时，一般首先闭合桥臂侧的继电器，通过逆变桥生成开环电压，通过采样生成的开环电压来判断桥臂侧继电器是否可靠闭合。一般认为电网三相之间是独立的，但是当光伏逆变器应用于一些偏远农村时，中性点N于接地点PE接触不良，N点与PE点间存在较大电压，单独对某相继电器进行判断时，采样的开环电压则会叠加N和PE间的电压分量，超出正常的判断范围，从而误判为继电器故障，给厂商带来不必要的维护成本。
因此，结合上述存在的技术问题，有必要提供一种新的技术方案。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种三相光伏逆变器继电器故障检测方法，具体检测步骤如下：
S1：断开逆变桥臂侧继电器和电网侧继电器；
S2：采样当前电网侧继电器对应的电网电压和逆变桥臂侧继电器对应的逆变电压，将采样的逆变电压和电网电压分别进行Clark变换，并计算逆变电压α分量的有效值U_Inv_α、逆变电压β分量的有效值U_Inv_β、电网电压α分量的有效值U_Grid_α和电网电压β分量的有效值U_Grid_β；
S3：设定阈值T，分别判断逆变电压的α分量和β分量，若U_Inv_α<T和U_Inv_β<T，则继续执行S4；
S4：闭合逆变桥臂侧继电器，逆变桥臂输出逆变电压；
S5：重复步骤S2，计算逆变电压α分量与电网电压α分量的差值，计算逆变电压β分量与电网电压β分量的差值，若|U_Inv_α-U_Grid_α|<T和|U_Inv_β-U_Grid_β|<T，则继续执行S6；
S6：断开逆变桥臂侧继电器，闭合电网侧继电器；
S7：重复步骤S2，计算逆变电压α分量与电网电压α分量的差值，计算逆变电压β分量与电网电压β分量的差值，若|U_Inv_α-U_Grid_α|<T和|U_Inv_β-U_Grid_β|<T，则判定三相光伏逆变器继电器无故障，检测结束。
进一步的，步骤S3中，若U_Inv_α>T或U_Inv_β>T，则判断三相光伏逆变器继电器故障，电网侧继电器有粘连。
进一步的，步骤S5中，若|U_Inv_α-U_Grid_α|>T或|U_Inv_β-U_Grid_β|>T，则判定三相光伏逆变器继电器故障，逆变桥臂侧继电器没有全部闭合，可能损坏。
进一步的，步骤S7中，若|U_Inv_α-U_Grid_α|>T或|U_Inv_β-U_Grid_β|>T，则判定三相光伏逆变器继电器故障，电网侧继电器没有全部可靠闭合。
进一步的，步骤S1中，所述逆变电压的α和β分量的变换方法均为Clark等幅值变换，所述电网电压的α和β分量的变换方法均为Clark等幅值变换，变换公式如下:
Figure BDA0002936981970000021
其中
Figure BDA0002936981970000022
和
Figure BDA0002936981970000023
为所述逆变电压(11)的三相电压矢量，
Figure BDA0002936981970000024
和
Figure BDA0002936981970000025
为所述电网电压(21)的三相电压矢量。
进一步的，所述U_Inv_α为逆变电压α分量的有效值，所述U_Inv_β为逆变电压β分量的有效值，所述U_Grid_α为电网电压α分量的有效值，所述U_Grid_β为电网电压β分量的有效值。
进一步的，步骤S3中，阈值T设定为50V。
进一步的，步骤S4中，逆变桥臂输出的逆变电压为开环逆变电压。
进一步的，步骤S4中，逆变桥臂输出的开环逆变电压和电网电压的幅值相同、相位一致。
本发明的一种三相光伏逆变器继电器故障检测方法，具有如下有益效果：
(1)本发明的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其将三相逆变桥臂侧继电器的逆变电压和电网侧继电器的电网电压作为一个整体考虑，将三相继电器的故障判断看成整体，简化了检测方法的判断逻辑；
(2)本发明的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其通过对逆变电压和电网电压进行Clark变换消除了电压间的零序分量，在中性点和地线间存在高电压时，不影响对继电器检测的判断；
(3)本发明的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其无需分离电压的正负序分量，电网不平衡时也能准确判断继电器是否故障，减少程序的计算量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，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它附图。
图1是本发明所述的三相光伏逆变器继电器故障检测方法的结构示意图；
图2是本发明所述的三相光伏逆变器继电器故障检测方法的流程图。
其中，1-逆变桥臂侧继电器，2-电网侧继电器，11-逆变电压，21-电网电压。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，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
请参阅图1，图1是本发明所述的三相光伏逆变器继电器故障检测方法的结构示意图，如图1所示，本发明的三相光伏逆变器继电器包括逆变桥臂侧继电器1和电网侧继电器2，所述逆变桥臂侧继电器1对应的三相逆变电压11分别为U_Inv_R、U_Inv_S和U_Inv_T，所述电网侧继电器2对应的三相电网电压21分别为U_Grid_R、U_Grid_S和U_Grid_T。
请参阅图2，图2是本发明所述的三相光伏逆变器继电器故障检测方法的流程图。如图2所示，本发明的所述检测步骤如下：
S1：断开逆变桥臂侧继电器1和电网侧继电器2；
S2：采样当前电网侧继电器2对应的电网电压21和逆变桥臂侧继电器1对应的逆变电压11，将采样的逆变电压11和电网电压21分别进行Clark变换，并计算逆变电压α分量的有效值U_Inv_α、逆变电压β分量的有效值U_Inv_β、电网电压α分量的有效值U_Grid_α和电网电压β分量的有效值U_Grid_β；
示例中，所述逆变电压11的α和β分量的变换方法均为Clark等幅值变换，所述电网电压21的α和β分量的变换方法均为Clark等幅值变换，变换公式如下：
Figure BDA0002936981970000041
其中
Figure BDA0002936981970000042
和
Figure BDA0002936981970000043
为所述逆变电压11的三相电压矢量，
Figure BDA0002936981970000044
和
Figure BDA0002936981970000045
为所述电网电压21的三相电压矢量。
示例中，所述U_Inv_α为逆变电压α分量的有效值，所述U_Inv_β为逆变电压β分量的有效值，所述U_Grid_α为电网电压α分量的有效值，所述U_Grid_β为电网电压β分量的有效值。
Clark变换是将三相逆变电压11和电网电压21分别从120°三相坐标系转换为αβ两相垂直坐标系，两相垂直坐标系可以去除零序电压分量造成的影响，减少误判。
另外，使用Clark变换的好处是，无需提取电压的正负序分量，简化了检测方法的判断逻辑。
S3：设定阈值T，分别判断逆变电压11的α分量和β分量，若U_Inv_α<T和U_Inv_β<T，则继续执行S4；
示例中，阈值T设定为50V。在其他实施例中，若U_Inv_α>T或U_Inv_β>T，则判断三相光伏逆变器继电器故障，表明电网侧继电器2有粘连。
S4：闭合逆变桥臂侧继电器1，逆变桥臂输出逆变电压11；
示例中，逆变桥臂输出的逆变电压11为开环逆变电压，所述开环逆变电压11和电网电压21的幅值相同、相位一致；
S5：重复步骤S2，计算逆变电压α分量与电网电压α分量的差值，计算逆变电压β分量与电网电压β分量的差值，若|U_Inv_α-U_Grid_α|<T和|U_Inv_β-U_Grid_β|<T，则继续执行S6；
在其他实施例中，若|U_Inv_α-U_Grid_α|>T或|U_Inv_β-U_Grid_β|>T，则判断三相光伏逆变器继电器故障，逆变桥臂侧继电器1没有全部闭合，可能损坏。
S6：断开逆变桥臂侧继电器1，闭合电网侧继电器2；
S7：重复步骤S2，计算逆变电压α分量与电网电压α分量的差值，计算逆变电压β分量与电网电压β分量的差值，若|U_Inv_α-U_Grid_α|<T和|U_Inv_β-U_Grid_β|<T，则判定三相光伏逆变器继电器无故障，检测程序结束。
在其他实施例中，若|U_Inv_α-U_Grid_α|>T或|U_Inv_β-U_Grid_β|>T，则判定三相光伏逆变器继电器故障，电网侧继电器2没有全部可靠闭合。
本发明的检测方法应用在光伏逆变器并网前，确定继电器是否出现故障。
本发明的三相光伏逆变器继电器故障检测方法的有益效果是：
(1)本发明的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其将三相桥臂侧继电器和电网侧继电器的逆变电压和电网电压作为一个整体考虑，将三相继电器的故障判断看成整体，简化了检测方法的判断逻辑；
(2)本发明的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其通过对逆变电压和电网电压进行Clark变换消除了电压间的零序分量，在中性点和地线间存在高电压时，不影响对继电器检测的判断；
(3)本发明的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其无需分离电压的正负序分量，电网不平衡时也能准确判断继电器是否故障，减少程序的计算量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。

Claims (6)

1.一种三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：断开逆变桥臂侧继电器(1)和电网侧继电器(2)；
S2：采样当前电网侧继电器(2)对应的电网电压(21)和逆变桥臂侧继电器(1)对应的逆变电压(11)，将采样的逆变电压(11)和电网电压(21)分别进行Clark变换，并计算逆变电压α分量的有效值U_Inv_α、逆变电压β分量的有效值U_Inv_β、电网电压α分量的有效值U_Grid_α和电网电压β分量的有效值U_Grid_β；
S3：设定阈值T，分别判断逆变电压(11)α分量和β分量，若U_Inv_α>T或U_Inv_β>T，则判断三相光伏逆变器继电器故障，电网侧继电器(2)有粘连；若U_Inv_α<T和U_Inv_β<T，则继续执行S4；
S4：闭合逆变桥臂侧继电器(1)，逆变桥臂输出逆变电压(11)；
S5：重复步骤S2，计算逆变电压(11)α分量与电网电压(21)α分量的差值，计算逆变电压(11)β分量与电网电压(21)β分量的差值，若|U_Inv_α-U_Grid_α|>T或|U_Inv_β-U_Grid_β|>T，则判断三相光伏逆变器继电器故障，逆变桥臂侧继电器(1)没有全部闭合，可能损坏；若|U_Inv_α-U_Grid_α|<T和|U_Inv_β-U_Grid_β|<T，则继续执行S6；
S6：断开逆变桥臂侧继电器(1)，闭合电网侧继电器(2)；
S7：重复步骤S2，计算逆变电压(11)α分量与电网电压(21)α分量的差值，计算逆变电压(11)β分量与电网电压(21)β分量的差值，若|U_Inv_α-U_Grid_α|>T或|U_Inv_β-U_Grid_β|>T，则判断三相光伏逆变器继电器故障，电网侧继电器(2)没有全部可靠闭合；若|U_Inv_α-U_Grid_α|<T和|U_Inv_β-U_Grid_β|<T，则判断三相光伏逆变器继电器无故障，检测结束。
2.根据权利要求1所述的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其特征在于，步骤S2中，所述逆变电压(11)的α和β分量的变换方法均为Clark等幅值变换，所述电网电压(21)的α和β分量的变换方法均为Clark等幅值变换，变换公式如下：
Figure FDA0003867039540000021
其中
Figure FDA0003867039540000022
和
Figure FDA0003867039540000023
为所述逆变电压(11)的三相电压矢量，
Figure FDA0003867039540000024
和
Figure FDA0003867039540000025
为所述电网电压(21)的三相电压矢量。
3.根据权利要求1所述的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其特征在于，所述U_Inv_α为逆变电压α分量的有效值，所述U_Inv_β为逆变电压β分量的有效值，所述U_Grid_α为电网电压α分量的有效值，所述U_Grid_β为电网电压β分量的有效值。
4.根据权利要求1所述的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其特征在于，步骤S3中，阈值T设定为50V。
5.根据权利要求1所述的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其特征在于，步骤S4中，逆变桥臂输出的逆变电压(11)为开环逆变电压。
6.根据权利要求5所述的三相光伏逆变器继电器故障检测方法，其特征在于，步骤S4中，逆变桥臂输出的开环逆变电压(11)和电网电压(21)的幅值相同、相位一致。
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