光伏逆变器BUS电压不平衡及火线接地时的继电器检测方法与流程

本发明属于光伏逆变器领域，涉及一种光伏逆变器在BUS电压不平衡及火线接地时的继电器检测方法。

背景技术：

目前的光伏逆变器在正常有效接地的时候，N点和PE点是等电位的状态，此时逆变器的三相火线电压也几乎相等。但是在一些农村电力系统中，由于电力设备比较低，基本上采用简易式的户外设备变压器，时间久后变压器发生老化、绝缘性能不佳造成其中某一相火线和PE之间短路，此时N点电位就会和PE点电位存在一定的压差，该压差会直接影响逆变器的工作状态。

如果电网中含有直流成分，此时会导致输出电流发生某个方向偏置，BUS电压出现不平衡现象。对于此现象，一般常用方法可以通过补偿死区开通、关断时间来平衡。而在一些极端工况下，例如火线接地的时候，BUS电压不平衡可能会给控制逆变电压带来较大影响，从而影响继电器的逻辑判断。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目是提供一种光伏逆变器BUS电压不平衡及火线接地时的继电器检测方法，在BUS电压不平衡及火线接地的情况下，根据不同的BUS不平衡度可以精准的判断继电器的故障。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种光伏逆变器BUS电压不平衡及火线接地时的继电器检测方法，逆变器依次通过R相主继电器和副继电器连接于三相电网的R相端，逆变器依次通过S相主继电器和副继电器连接于三相电网的S相端，逆变器依次通过T相主继电器和副继电器连接于三相电网的T相端；

所述继电器故障检测方法包括如下步骤：

S1、断开所有主继电器和副继电器；

S2、将所述R相主继电器、S相主继电器及T相主继电器闭合，并同时分别向三个主继电器注入对应的开环电压；

S3、假设其中的一相接地，通过构造电网序列，使接地的一相的电压为零，并得到火线接地时另外两相的电压，通过接地时的三相电压得到零序电压；

S4、分别计算各所述开关电压的占空；

S5、计算BUS不平衡情况下的三相分离零序电压，并通过计算三相的分离零序电压的均方根值得到对应的有效值；

S6、判断逆变电压是否大于等于步骤S5中得到的接地一相的有效值，若结果为是，则火线接地下该相的主继电器完全粘死；否，则该相的主继电未闭合。

优选地，步骤S2中，对应R相的开环电压为Asin(wt)，对应S相的开环电压为Asin(wt+2/3π)，对应T相的开环电压为Asin(wt+4/3π)，其中，A为峰值电压。

更优选地，三相电网电压分别记为：R＝Bsin(wt)，S＝Bsin(wt+2/3π)，T＝Bsin(wt+4/3π)，其中，B为峰值电压；

步骤S3中，假设R相火线接地，通过构造电网序列C，使C+Bsin(wt)＝0，则火线接地时的三相电压分别为：R1＝0；S1＝Bsin(wt+2/3π)+C；T1＝Bsin(wt+4/3π)+C；

通过新的三相电压R1、S1、T1，得到零序电压N＝(R1+S1+T1)/3。

进一步地，步骤S4中，分别计算开环电压的占空dutyR＝Asin(wt)/(1/2*BUS)，dutyS＝Asin(wt+2/3π)/(1/2*BUS)，dutyT＝Asin(wt+4/3π)/(1/2*BUS)。

更进一步地，步骤S5中，计算BUS不平衡情况下的分离零序电压Rinv＝dutyR*(1/2*BUS+Delta)-N，Sinv＝dutyS*(1/2*BUS+Delta)-N，Tinv＝dutyT*(1/2*BUS+Delta)-N，并通过计算三者的均方根值得到对应的有效值RinvRms，SinvRms，TinvRms，其中，BUS为母线电压，Delta为BUS电压的不平衡度；

步骤S6中，逆变电压大于等于RinvRms，说明火线接地下R相主继电器完全粘死；逆变电压小于RinvRms，说明火线接地下R相主继电器未合上。

更进一步地，所述步骤S3中，假设S相或T相火线接地，重复执行后续步骤，并在步骤S6中，分别判断火线接地下S相主继电器或T相主继电器是否粘死或未合上。

优选地，步骤S6中，所述逆变器电压为对应相的主继电器和副继电器之间的电压的采样值。

本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

本发明提供的继电器检测方法，在BUS电压不平衡及火线接地的情况下，根据不同的BUS不平衡度可以精准的判断继电器的故障，如某相的继电器是否完全粘合或未闭合。

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为应用实施例的继电器检测方法的硬件系统示意图；

图2为实施例的继电器检测方法的流程图；

图3为R相接地后的三相波形和构造的C序列；

图4为分离零序的三相波形；

图5为含有零序的逆变电压；

图6为BUS平衡下分离零序的逆变电压；

图7为逆变电压分布图，其中BUS＝640V，Delta＝40V。

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。

图1示出了光伏逆变器和三相电网之间的继电器。如图1所示，逆变器依次通过R相主继电器和副继电器连接于三相电网的R相端，逆变器依次通过S相主继电器和副继电器连接于三相电网的S相端，逆变器依次通过T相主继电器和副继电器连接于三相电网的T相端。

本发明的检测基于如下：

在BUS电压平衡的情况下，在继电器正常闭合后

逆变电压Vinv＝Sin(wt)*PBus或者Vinv＝Sin(wt)*NBus

即可以通过公式描述Vinv＝{Sin(wt)*PBus,Sin(wt)*NBus}

在BUS电压不平衡的情况下，上述公式可以描述成

Vinv＝{Sin(wt)*1/2(BUS+Delta),Sin(wt)*1/2(BUS-Delta)}，该函数关系与BUS电压大小和Delta值有关，其中Delta＝|PBus-NBus|，其中，PBus为1/2(BUS+Delta)，NBus为1/2(BUS-Delta)。Delta大小直接反应BUS电压的不平衡度。

本实施例提供一种继电器故障检测方法，其包括如下步骤：

S1、断开所有主继电器和副继电器；

S2、将所述R相主继电器、S相主继电器及T相主继电器闭合，并同时分别向三个主继电器注入对应的开环电压；

S3、假设其中的一相接地，通过构造电网序列，使接地的一相的电压为零，并得到火线接地时另外两相的电压，通过接地时的三相电压得到零序电压；

S4、分别计算各所述开关电压的占空；

S5、计算BUS不平衡情况下的三相分离零序电压，并通过计算三相的分离零序电压的均方根值得到对应的有效值；

S6、判断逆变电压是否大于等于步骤S5中得到的接地一相的有效值，若结果为是，则火线接地下该相的主继电器完全粘死；否，则该相的主继电未闭合。所述逆变器电压为对应相的主继电器和副继电器之间的电压的采样值。

在一更优选的实施例中，重复执行步骤S3-S6，直至完成对三相的主继电器的判断。

具体地，如图2所示，该继电器检测方法的一种具体流程如下：

开始；

并网自检；

断开三相的主继电器和三相的副继电器；

闭合三相的主继电器，同时分别向三相的主继电器注入开环电压，其中，对应R相的开环电压为Asin(wt)，对应S相的开环电压为Asin(wt+2/3π)，对应T相的开环电压为Asin(wt+4/3π)；假设开关频率为K(Hz)，采样周期为T(ms),则采样周期需要采T/(1/K)个点；三相电网电压分别记为：R＝Bsin(wt)，S＝Bsin(wt+2/3π)，T＝Bsin(wt+4/3π)；

假设R相火线接地，通过构造电网序列C，使C+Bsin(wt)＝0，则火线接地时的三相电压分别为：R1＝0；S1＝Bsin(wt+2/3π)+C；T1＝Bsin(wt+4/3π)+C；通过新的三相电压R1、S1、T1，得到零序电压N＝(R1+S1+T1)/3；

分别计算开环电压的占空dutyR＝Asin(wt)/(1/2*BUS)，dutyS＝Asin(wt+2/3π)/(1/2*BUS)，dutyT＝Asin(wt+4/3π)/(1/2*BUS)；

计算BUS不平衡情况下的分离零序电压Rinv＝dutyR*(1/2*BUS+Delta)-N，Sinv＝dutyS*(1/2*BUS+Delta)-N，Tinv＝dutyT*(1/2*BUS+Delta)-N，并通过计算三者的均方根值得到对应的有效值RinvRms，SinvRms，TinvRms；

判断R相的逆变电压大于等于RinvRms，说明火线接地下R相主继电器完全粘死；逆变电压小于RinvRms，说明火线接地下R相主继电器未合上。

例如，开关频率为16K，采样周期为20ms，则单周期需要320个点；电网电压为230V，开环电压为90V。其中，R相接地后的三相波形和构成的C序列如图3所示，分离零序的三相波形如图4所示，含有零序的逆变电压如图5所示，BUS平衡下分离零序的逆变电压则如图6所示。图7则示出了BUS＝640V且Delta＝40V时的逆变电压分布。

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。