CN113533954A - 用于检测储能逆变器的继电器闭合时间的方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测储能逆变器的继电器闭合时间的方法及控制系统，该方法包括如下步骤：在继电器组中选定一个继电器，将其他继电器均闭合；通过对逆变电流的采样值，初步确定逆变器的闭合时间；对检测结果进行进一步处理，计算出更为精确的闭合时间。该方法简易科学，通过对逆变电流的采样以确定继电器的闭合时间，能够减小实际操作过程中因偶然因素或操作失误等原因导致对继电器闭合时间检测不准确的问题，有效提高对继电器闭合时间检测的准确性；本发明提供的一种储能逆变器的控制系统，能够精准检测其继电器的闭合时间。

Description

用于检测储能逆变器的继电器闭合时间的方法及控制系统

技术领域

本发明属于储能逆变器领域，涉及一种用于检测储能逆变器的继电器闭合时间的方法及一种储能逆变器的控制系统。

背景技术

随着碳中和的日益推广，户用光储一体机或者风储一体机逐渐走向日常家庭。与此同时，对户用储能机的功能要求也趋于严格，如储能机新增不间断电源(UPS)的功能需求。依据日常使用场景储能机工作在并网工作状态和离网工作状态，并离网的切换主要依靠继电器的通断进行控制。在储能逆变器的控制向继电器的线圈发出控制信号，需要经过一段时间后，继电器才会响应于该控制信号而闭合，这段时间即为继电器的闭合时间。需要对继电器的闭合时间检测才能有效提高并离网切换的成功率，且精确切换时间。

现有技术中，按照安规的要求，在连接逆变器侧与电网侧通常存在多个继电器。目前，对于储能逆变器的继电器闭合时间的检测通过对电压进行采样，根据采样的电压来计算继电器的闭合时间。然而，由于继电器闭合前存在一定的伏压，故直接使用电压判断继电器的闭合时间容易造成误判断，影响继电器闭合时间检测精度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种用于检测储能逆变器的继电器闭合时间的方法，提高继电器闭合时间检测的准确度和精度。

本发明的另一个目的是提供一种储能逆变器的控制系统，能够精准检测继电器的闭合时间。

为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案为：

一种用于检测储能逆变器的继电器闭合时间的方法，包括如下步骤：

A、在继电器组中选定一个继电器，将其他继电器均闭合；

B、所述储能逆变器输出逆变电压，所述逆变电压与电网电压具有偏差；

C、在第一时刻点向选定的继电器发送闭合信号，通过检测逆变电流计算继电器初步的第一闭合检测时间；利用该初步的第一闭合检测时间控制选定的继电器在电网电压峰值处闭合，通过检测逆变电流重新计算继电器的第一闭合检测时间；计算初步的第一闭合检测时间和重新计算的第一闭合检测时间的第一差值；

D、在第二时刻点向选定的继电器发送闭合信号，通过检测逆变电流计算继电器初步的第二闭合检测时间；利用该初步的第二闭合检测时间控制选定的继电器在电网电压峰值处闭合，通过检测逆变电流重新计算继电器的第二闭合检测时间；计算初步的第二闭合检测时间和重新计算的第二闭合检测时间的第二差值；

E、比较第一差值和第二差值，若第一差值较小，则将初步的第一闭合检测时间和重新计算的第一闭合检测时间的平均值作为继电器的闭合时间；若第二差值较小，则将初步的第二闭合检测时间和重新计算的第二闭合检测时间的平均值作为继电器的闭合时间。

优选地，所述方法具体实施如下：

S1、将闭合继电器组中除选定的一个继电器外的其他继电器均闭合；

S2、控制所述储能逆变器输出逆变电压，所述逆变电压与电网电压的幅值不同而相位及角频率相同；

S3、在以Ts为执行周期的中断函数中当电网电压过零时，向选定的继电器发送继电器闭合信号，记该时刻为Tz1；

S4、以Ts为采样周期对逆变电流进行采样，对连续4个逆变电流采样值Ig1、Ig2、Ig3、Ig4进行判断，若同时满足下列条件式(1)和(2)：

Ig1≠Ig2≠Ig3≠Ig4 (1)

则记此时时刻为Tz2；

S5、计算电网电压过零时选定的继电器的初步的第一闭合检测时间Tzd＝Tz2-Tz1+3Ts，断开选定的继电器；

S6、在电网电压峰值处，向选定的继电器发送继电器闭合信号，记此时时刻为Th1；

S7、以Ts为采样周期对逆变电流进行采样，对连续的四个逆变电流采样值进行判断，在同时满足上述条件式(1)和(2)时，记此时时刻为Th2；

S8、计算电网电压峰值时选定的继电器的初步的第二闭合检测时间Thd＝Th2-Th1+3Ts，断开选定的继电器；

S9、以Tzd为选定的继电器的闭合时间，在电网电压峰值处前Tzd时刻发送继电器闭合信号，闭合选定的继电器，记发送时刻为Tzz，检测到连续的四个逆变电流采样值满足上述条件式(1)和(2)的时刻为Tzz1，重新计算得到继电器的第一闭合检测时间Tzd1；计算第一闭合检测时间Tzd和Tzd1的偏差，记为第一差值；

S10、以Thd为选定的继电器的闭合时间，在电网电压峰值处前Thd时刻发送继电器闭合信号，闭合选定的继电器，记发送时刻为Thh，检测到连续的四个逆变电流采样值满足上述条件式(1)和(2)的时刻为Thh1，重新计算得到继电器的第二闭合检测时间Thd1；计算第二闭合检测时间Thd和Thd1的偏差，记为第二差值；

S11、比较第一差值和第二差值，若第一差值较小，则继电器的闭合时间等于第一闭合检测时间Tzd和Tzd1的平均值；若第二差值较小，则继电器的闭合时间等于第二闭合检测时间Thd和Thd1的平均值。

优选地，所述方法还包括获取电网电压的频率和相位的步骤。

优选地，所述获取电网电压的频率和相位的步骤具体如下：以Ts为采样周期采样电网侧的电网电压Vg，对电网电压进行PLL锁相，获取电网电压的频率及相位。

优选地，所述步骤C或D中，分别记录发送闭合信号的时刻及选定的继电器闭合后连续多个电网电压的采样值满足设定条件的时刻，两个时刻的差值与采样时间的和即为初步的第一或第二闭合检测时间。本文中的“采样时间”具体是指所述连续多个逆变电流的采样结束时刻和开始时刻的差值，为采样周期的相应倍数；例如，用于判断的逆变电流的连续采样值的个数为N，则采样时间为采样周期的N倍

优选地，所述设定条件为如下条件式(1)和(2)

Ig1≠Ig2≠Ig3≠Ig4 (1)

其中，Ig1、Ig2、Ig3、Ig4分别为选定的继电器闭合后连续的四个电网电压的采样值，Ts为采样周期。

优选地，所述步骤C或D中，在电网电压峰值前对应初步的第一或第二闭合检测时间处发送继电器闭合信号，分别记录发送闭合信号的时刻及选定的继电器闭合后连续多个电网电压的采样值满足设定条件的时刻，两个时刻的差值与采样时间的和即为重新计算的第一或第二闭合检测时间。

优选地，所述第一时刻点为电网电压过零的时刻，所述第二时刻点为电网电压峰值处对应的时刻；或，所述第一时刻点为电网电压峰值处对应的时刻，所述第二时刻点为电网电压过零的时刻。更优选地，上述各步骤均执行一次，且执行顺序为A、B、C、D和E。

优选地，步骤D重复多次，步骤E中，选取差值最小的一组初步的闭合检测时间和重新计算的闭合检测时间的平均值作为继电器的闭合时间。

优选地，所述储能逆变器为光伏储能逆变器或风力储能逆变器。

本发明采用的另一种技术方案为：

一种储能逆变器的控制系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的方法。

优选地，所述储能逆变器为光伏储能逆变器或风力储能逆变器。

本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

本发明的一种用于检测储能逆变器的继电器闭合时间的方法，使继电器至少在两个不同时刻闭合，并对逆变电流进行采样，根据继电器闭合过程中的逆变电流采样值，初步确定继电器的闭合时间；之后，利用该初步闭合时间使继电器再次闭合，再对逆变电流进行采样，根据采样值，对检测结果进行进一步处理，缩小误差范围，计算出更为精确的继电器闭合时间，该方法简易科学，能够减小实际操作过程中因偶然因素或操作失误等原因导致对继电器闭合时间检测不准确的问题，能够有效提高对继电器闭合时间检测的准确性；本发明提供的一种储能逆变器的控制系统，能够精准检测其继电器的闭合时间。

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为根据储能逆变器和电网之间的继电器组的电路图；

图2为根据本实施例的方法的原理示意图。

其中：

1、逆变器；2、电网。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

按照安全规范的要求，在逆变器1与电网2之间通常都存在多个继电器，如图1所示，逆变器和电网之间设置有R1、R2、R3、R4四个继电器，用于进行逆变器的并网和离网切换。对于连接逆变器与电网的继电器依据的安规的要求通常存在多个继电器，本实施例的方法首先闭合其它继电器只剩下最后一个继电器，之后控制逆变器输出与电网电压存在一定偏差的电压。然后通过两次在不同时刻点发送继电器闭合信号，通过检测逆变电流初步计算继电器闭合时间。之后分别利用计算出的继电器闭合时间控制继电器最终在电网电压峰值处闭合，此时逆变电流变化量较大，计算处更为精确的继电器闭合时间。最后通过判断前后几次计算的偏差确定最终继电器闭合时间。下面进行详细阐述。

一种用于检测储能逆变器的继电器闭合时间的方法，包括如下步骤：

A、在继电器组中选定一个继电器，将其他继电器均闭合；

B、储能逆变器输出逆变电压，逆变电压与电网电压具有偏差；

C、在第一时刻点向选定的继电器发送闭合信号，通过检测逆变电流计算继电器初步的第一闭合检测时间；利用该初步的第一闭合检测时间控制选定的继电器在电网电压峰值处闭合，通过检测逆变电流重新计算继电器的第一闭合检测时间；计算初步的第一闭合检测时间和重新计算的第一闭合检测时间的第一差值；

D、在第二时刻点向选定的继电器发送闭合信号，通过检测逆变电流计算继电器初步的第二闭合检测时间；利用该初步的第二闭合检测时间控制选定的继电器在电网电压峰值处闭合，通过检测逆变电流重新计算继电器的第二闭合检测时间；计算初步的第二闭合检测时间和重新计算的第二闭合检测时间的第二差值；

E、比较第一差值和第二差值，若第一差值较小，则将初步的第一闭合检测时间和重新计算的第一闭合检测时间的平均值作为继电器的闭合时间；若第二差值较小，则将初步的第二闭合检测时间和重新计算的第二闭合检测时间的平均值作为继电器的闭合时间。

具体到本实施例中，检测继电器闭合时间的方法的具体实施如下：

S1、将闭合继电器组中除继电器R4外的其他继电器R1、R2、R3均闭合；

S2、控制储能逆变器输出逆变电压Vinv，所述逆变电压Vinv与电网电压Vg的幅值不同而相位及角频率相同(如图2所示)；

如图2所示，其中，控制逆变器输出的逆变电压Vinv是与电网电压Vg存在一定幅值偏差，但相位及角频率都相同的电压，其中Vinv＝k*Vg，k为参数。该方法还包括获取电网电压的频率和相位的步骤，该步骤为：以Ts为采样周期采样电网侧的电网电压Vg和逆变电流Ig，对电网电压进行PLL锁相，获取电网电压的频率及相位。

S3、在以Ts为执行周期的中断函数中当电网电压过零时，向继电器R4发送继电器闭合信号，记该时刻为Tz1；

S4、以Ts为采样周期对逆变电流进行采样，对连续4个逆变电流采样值Ig1、Ig2、Ig3、Ig4进行判断，若同时满足下列条件式(1)和(2)：

Ig1≠Ig2≠Ig3≠Ig4 (1)

则记此时时刻为Tz2，其中，Ts为采样周期；

S5、计算电网电压过零时继电器R4的初步的第一闭合检测时间Tzd＝Tz2-Tz1+3Ts，断开继电器R4；

S6、在电网电压峰值处，向继电器R4发送继电器闭合信号，记此时时刻为Th1；

S7、以Ts为采样周期对逆变电流进行采样，对连续的四个逆变电流采样值进行判断，在同时满足上述条件式(1)和(2)时，记此时时刻为Th2；

S8、计算电网电压峰值时继电器R4的初步的第二闭合检测时间Thd＝Th2-Th1+3Ts，断开继电器R4；

为减小测量误差，使检测的闭合时间更加精确，本方法还采取如下步骤：

S9、以Tzd为继电器R4的闭合时间，在电网电压峰值处前Tzd时刻发送继电器闭合信号，闭合继电器R4，记发送时刻为Tzz，检测到连续的四个逆变电流采样值满足上述条件式(1)和(2)的时刻为Tzz1，重新计算得到继电器的第一闭合检测时间Tzd1；计算第一闭合检测时间Tzd和Tzd1的偏差，记为第一差值；

S10、以Thd为继电器R4的闭合时间，在电网电压峰值处前Thd时刻发送继电器闭合信号，闭合继电器R4，记发送时刻为Thh，检测到连续的四个逆变电流采样值满足上述条件式(1)和(2)的时刻为Thh1，重新计算得到继电器的第二闭合检测时间Thd1；计算第二闭合检测时间Thd和Thd1的偏差，记为第二差值；

S11、比较第一差值和第二差值，若第一差值较小，则继电器的闭合时间等于第一闭合检测时间Tzd和Tzd1的平均值；若第二差值较小，则继电器的闭合时间等于第二闭合检测时间Thd和Thd1的平均值。

S5及S8中，分别记录发送闭合信号的时刻及选定的继电器闭合后连续多个逆变电流的采样值满足设定条件的时刻，两个时刻的差值与采样周期的三倍(本文中的“采样时间”具体是指所述连续多个逆变电流的采样结束时刻和开始时刻的差值，为采样周期的相应倍数；例如，用于判断的逆变电流的连续采样值的个数为N，则采样时间为采样周期的N倍)的和即为初步的第一或第二闭合检测时间，也即Tzd＝Tz2-Tz1+3Ts，Thd＝Th2-Th1+3Ts。其中，Tzd为初步的第一闭合检测时间，Thd为初步的第二闭合检测时间，该设定条件为上述条件式(1)和(2)。

S9及S10中，在电网电压峰值前对应初步的第一或第二闭合检测时间处发送继电器闭合信号，分别记录发送闭合信号的时刻及选定的继电器闭合后连续多个逆变电流的采样值满足设定条件的时刻，两个时刻的差值与采样时间的和即为重新计算的第一或第二闭合检测时间，也即Tzd1＝Tzz-Tzz1+3Ts，Thd1＝Thh-Thh1+3Ts。其中，Tzd1为重新检测的第一闭合检测时间，Thd1为重新检测的第二闭合检测时间。

S11中，在对比多个第一差值和第二差值后，选取差值最小的一组初步的闭合检测时间和重新计算的闭合检测时间的平均值作为继电器的闭合时间Tr，这是为了避免因偶然因素或操作失误得出错误的结果，从而对闭合时间产生了错误的判断。

本实施例还提供一种控制系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时能够实现上述的检测方法，以对应用该控制系统的电力电子设备(如储能逆变器)上的继电器的闭合时间进行检测。

本发明的一种储能逆变器的方法，将除一选定的继电器以外的剩余所有继电器都闭合，之后控制逆变器输出与电网电压存在一定幅值偏差的逆变电压，在两次不同的时刻点发送逆变器闭合信号，依据继电器闭合过程中的逆变电流采样值的变化量，初步确定继电器的闭合时间；之后，利用该初步闭合时间控制逆变器在电网电压峰值处前再次闭合，重复前序步骤，对检测结果进行进一步处理，缩小误差范围，最终计算出更为精确的继电器闭合时间。该方法简易科学，能够减小实际操作过程中因偶然因素或操作失误等原因导致对继电器闭合时间检测不准确的问题，能够有效提高对继电器闭合时间检测的准确性；本实施例提供的一种储能逆变器的控制系统，能够精准检测其继电器的闭合时间。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于检测储能逆变器的继电器闭合时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、在继电器组中选定一个继电器，将其他继电器均闭合；

B、所述储能逆变器输出逆变电压，所述逆变电压与电网电压具有偏差；

C、在第一时刻点向选定的继电器发送闭合信号，通过检测逆变电流计算继电器初步的第一闭合检测时间；利用该初步的第一闭合检测时间控制选定的继电器在电网电压峰值处闭合，通过检测逆变电流重新计算继电器的第一闭合检测时间；计算初步的第一闭合检测时间和重新计算的第一闭合检测时间的第一差值；

D、在第二时刻点向选定的继电器发送闭合信号，通过检测逆变电流计算继电器初步的第二闭合检测时间；利用该初步的第二闭合检测时间控制选定的继电器在电网电压峰值处闭合，通过检测逆变电流重新计算继电器的第二闭合检测时间；计算初步的第二闭合检测时间和重新计算的第二闭合检测时间的第二差值；

E、比较第一差值和第二差值，若第一差值较小，则将初步的第一闭合检测时间和重新计算的第一闭合检测时间的平均值作为继电器的闭合时间；若第二差值较小，则将初步的第二闭合检测时间和重新计算的第二闭合检测时间的平均值作为继电器的闭合时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体实施如下：

S1、将闭合继电器组中除选定的一个继电器外的其他继电器均闭合；

S2、控制所述储能逆变器输出逆变电压，所述逆变电压与电网电压的幅值不同而相位及角频率相同；

S3、在以Ts为执行周期的中断函数中当电网电压过零时，向选定的继电器发送继电器闭合信号，记该时刻为Tz1；

S4、以Ts为采样周期对逆变电流进行采样，对连续4个逆变电流采样值Ig1、Ig2、Ig3、Ig4进行判断，若同时满足下列条件式(1)和(2)：

Ig1≠Ig2≠Ig3≠Ig4 (1)

则记此时时刻为Tz2；

S5、计算电网电压过零时选定的继电器的初步的第一闭合检测时间Tzd＝Tz2-Tz1+3Ts，断开选定的继电器；

S6、在电网电压峰值处，向选定的继电器发送继电器闭合信号，记此时时刻为Th1；

S7、以Ts为采样周期对逆变电流进行采样，对连续的四个逆变电流采样值进行判断，在同时满足上述条件式(1)和(2)时，记此时时刻为Th2；

S8、计算电网电压峰值时选定的继电器的初步的第二闭合检测时间Thd＝Th2-Th1+3Ts，断开选定的继电器；

S9、以Tzd为选定的继电器的闭合时间，在电网电压峰值处前Tzd时刻发送继电器闭合信号，闭合选定的继电器，记发送时刻为Tzz，检测到连续的四个逆变电流采样值满足上述条件式(1)和(2)的时刻为Tzz1，重新计算得到继电器的第一闭合检测时间Tzd1；计算第一闭合检测时间Tzd和Tzd1的偏差，记为第一差值；

S10、以Thd为选定的继电器的闭合时间，在电网电压峰值处前Thd时刻发送继电器闭合信号，闭合选定的继电器，记发送时刻为Thh，检测到连续的四个逆变电流采样值满足上述条件式(1)和(2)的时刻为Thh1，重新计算得到继电器的第二闭合检测时间Thd1；计算第二闭合检测时间Thd和Thd1的偏差，记为第二差值；

S11、比较第一差值和第二差值，若第一差值较小，则继电器的闭合时间等于第一闭合检测时间Tzd和Tzd1的平均值；若第二差值较小，则继电器的闭合时间等于第二闭合检测时间Thd和Thd1的平均值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括获取电网电压的频率和相位的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取电网电压的频率和相位的步骤具体如下：以Ts为采样周期采样电网侧的电网电压Vg，对电网电压进行PLL锁相，获取电网电压的频率及相位。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C或D中，分别记录发送闭合信号的时刻及选定的继电器闭合后连续多个电网电压的采样值满足设定条件的时刻，两个时刻的差值与采样时间的和即为初步的第一或第二闭合检测时间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述设定条件为如下条件式(1)和(2)

Ig1≠Ig2≠Ig3≠Ig4 (1)

其中，Ig1、Ig2、Ig3、Ig4分别为选定的继电器闭合后连续的四个电网电压的采样值，Ts为采样周期。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述步骤C或D中，在电网电压峰值前对应初步的第一或第二闭合检测时间处发送继电器闭合信号，分别记录发送闭合信号的时刻及选定的继电器闭合后连续多个电网电压的采样值满足设定条件的时刻，两个时刻的差值与采样时间的和即为重新计算的第一或第二闭合检测时间。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时刻点为电网电压过零的时刻，所述第二时刻点为电网电压峰值处对应的时刻；或，所述第一时刻点为电网电压峰值处对应的时刻，所述第二时刻点为电网电压过零的时刻。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D重复多次，步骤E中，选取差值最小的一组初步的闭合检测时间和重新计算的闭合检测时间的平均值作为继电器的闭合时间。

10.一种储能逆变器的控制系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至9任一项所述的方法。

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