[发明专利]一种判断光伏并网逆变器故障的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种判断光伏并网逆变器故障的方法。

背景技术

分布式电源中，电压型逆变器是整个系统最核心、最重要的设备。由于功率开关管的脆弱性和控制的复杂性，使得逆变器成为系统中最容易发生故障的薄弱环节，其可靠性问题一直存在。现有的逆变器保护主要有：过流保护、过压保护、欠压保护、温度保护等。这些保护原理较为简单，没有充分利用逆变器的故障特点。目前，对逆变器保护方面的研究还比较少。Blaabjerg F等在《Single current sensor technique in the DC link of three-phase PWM-VS inverters: a review and a novel solution》中阐述了采用在直流侧装设电流传感器，通过直流侧电流与阈值比较实现逆变器短路故障的保护，其实质就是过流保护[IEEE Transactions on Industry Applications, 1997, 33(5): 1241- 1253]。杨忠林等在《基于直流侧电流检测的逆变器开路故障诊断方法》中提出了对逆变器单管短路和断路的判断方法[中国电机工程学报, 2008, 28(27): 18- 22]，但没有在实际中得到应用。

附图1显示了光伏并网系统的组成，其主要包括光伏电源(PV)、电压型三相桥式逆变器、具有阻尼绕组的LCL型滤波器、并网控制环节和系统等部分。逆变器常见的断路故障可以分为四类：单管断路(如VT6)、一相断路(如VT5和VT6)、同一半桥两管(如VT3和VT5)和交叉两管断路(如VT3和VT6)，具体见表1。可见，逆变器的故障发生复杂，故障判断和保护较为复杂。

表1 逆变器内部断路故障分类

现有的逆变器保护按照如下方案配置：直流侧装设过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护。过流保护直流量判据为公式（4）

(4)

其中，K_rel为可靠系数，取1.1；

I_dc为直流侧电流；

I_m为正常工作时直流侧的最大工作电流。但是，在某些情况下，逆变器内部发生断路故障，直流侧的直流分量小于保护整定值，式(4)所示的过流保护无法动作，造成直流侧装设的过流保护无法反映逆变器内部断路故障。据此，本发明提出新的判断光伏并网逆变器故障的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简便，判断可靠并可适应不同外部环境的判断光伏并网逆变器故障的方法。

本发明的技术方案如下：

本发明的方法包括下述步骤：

步骤一：采集直流侧的电流数据：用单极性霍尔电流变换器检测直流电流，通过傅里叶算法得到基波电流分量以及各高次谐波电流分量；

步骤二：根据公式（1）~（2）计算基于谐波的比例因子：

（1）

I_total = I₁ + I₂ +I₃ + I₄ + I₅ + I₆（2）

其中K为比例因子；

I_total为直流侧的总谐波电流有效值，单位为安培（A）；

I₁为直流侧包含的基波电流，即步骤一中计算所得的直流侧基波电流分量；

I₂~I₆为直流侧包含的二次谐波电流，即步骤一中计算所得的直流侧二~六次谐波电流分量；

I₀为正常工作时直流侧最大工作电流的直流分量，单位为安培（A） ;

步骤三：根据公式（3）计算整定阈值T_h：

T_h = K_rel ×K₀ （3）

其中K₀为正常工作时的谐波比例因子 ；

K_rel为可靠性系数，为 100；