逆变器及其交流侧开关失效检测方法与流程

1.本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及逆变器及其交流侧开关失效检测方法。


背景技术：

2.通常情况下，在并网逆变器的主电路与所述并网逆变器的交流侧之间设置有并网继电器，以控制并网逆变器的主电路与电网之间的能量传递。
3.随着并网继电器动作次数的增加，再加上应用环境的影响，并网继电器可能发生粘连故障，从而可能无法及时将并网逆变器及时从电网中切除，进而对并网逆变器和/或电网造成影响；目前，通常会采用双并网继电器的冗余设计，以降低并网继电器粘连对并网逆变器或电网造成的影响，但是，仍无法及时检测出并网继电器是否发生粘连故障，以主动避免并网继电器粘连对并网逆变器或电网造成的影响。
4.因此，如何及时检测出并网逆变器中的并网继电器是否发生粘连故障，是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种逆变器及其交流侧开关失效检测方法，以及时检测出并网逆变器中的并网继电器是否发生粘连故障。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
7.本技术一方面提供一种逆变器的交流侧开关失效检测方法，在所述逆变器的交流侧与所述逆变器的主电路的逆变侧之间设置有串联连接的至少两个机械开关；所述逆变器的交流侧开关检测方法，包括：
8.控制各所述机械开关轮流断开；
9.在每次控制所述机械开关断开后，控制所述主电路进行功率变换，并判断所述主电路的逆变侧是否存在电流或功率；
10.若所述主电路的逆变侧存在电流或功率，则判定当前开关发生粘连故障；所述当前开关为当前被控制断开的所述机械开关。
11.可选的，在控制各所述机械开关轮流断开中，由仅控制所述当前开关断开切换到仅控制下一所述机械开关断开，具体为：
12.控制所述当前开关的下一所述机械开关断开；
13.控制所述当前开关闭合。
14.可选的，若所述逆变器的交流侧与电网相连，则控制所述主电路进行功率变换，包括：
15.控制所述主电路中的至少一个dcac变换模块的交流侧电压与电网电压锁相；
16.控制完成锁相的各所述dcac变换模块进行功率变换。
17.可选的，若所述逆变器的交流侧与负载相连，则控制所述主电路进行功率变换，包
括：
18.控制所述主电路中的至少一个dcac变换模块进行功率变换。
19.可选的，若所述主电路的逆变侧未存在电流或功率，则判定所述当前开关未发生粘连故障；
20.判断各所述机械开关是否均被控制断开过；
21.若各所述机械开关均被控制断开过，则停止执行所述逆变器的交流侧开关失效检测方法；
22.若各所述机械开关未均被控制断开过，则继续执行所述控制各所述机械开关轮流断开的步骤。
23.可选的，在判定所述当前开关未发生粘连故障的步骤之后，还包括：
24.控制所述主电路停止功率变换。
25.本技术另一方面提供一种逆变器，包括：控制器、主电路、至少两个机械开关；其中：
26.所述主电路的直流侧作为所述逆变器的直流侧，所述主电路的逆变侧依次通过各所述机械开关与所述逆变器的交流侧相连；
27.主电路、各所述机械开关均受控于所述控制器，所述控制器用于执行如本技术上一方面任一项所述的逆变器的开关失效检测方法。
28.可选的，所述主电路，包括：至少一个dcac变换模块；其中：
29.所述dcac变换模块的直流侧与所述主电路的相应直流侧相连；
30.所述dcac变换模块的交流侧均与所述主电路的逆变侧相连；
31.所述dcac变换模块均受控于所述控制器。
32.可选的，若所述dcac变换模块的个数等于1，则所述主电路，还包括：至少一个dcdc变换模块；其中：
33.所述dcdc变换模块的第一侧作为所述主电路的相应直流侧；
34.所述dcdc变换模块的第二侧均与所述dcac变换模块的直流侧相连。
35.可选的，若所述dcac变换模块的个数大于1，则所述主电路，还包括：至少两个dcdc变换模块；其中：
36.所述dcdc变换模块的第一侧作为所述主电路的相应直流侧；
37.所述dcdc变换模块的第二侧与一一对应的所述dcac变换模块的直流侧相连。
38.可选的，所述机械开关为继电器。
39.由上述技术方案可知，本发明提供了一种逆变器的交流侧开关失效检测方法。在该逆变器的交流侧开关失效检测方法中，由于每次仅控制一个机械开关断开，所以若在逆变器的主电路进行功率变换后，检测出逆变器的主电路的逆变侧存在电流或功率，则表明当前被控制断开的开关并未断开，因此可以判定当前被控制断开的开关发生粘连故障；又由于逆变器包含并网逆变器且机械开关包括并网继电器，所以本技术提供的逆变器的交流侧开关失效检测方法可以及时检测出并网逆变器中并网继电器是否发生粘连故障。
附图说明
40.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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
41.图1-图4分别为本技术实施例提供的一种逆变器的交流侧开关失效检测方法的四种实施方式的流程示意图；
42.图5为当逆变器中仅包括第一机械开关和第二机械开关时，逆变器的交流侧开关失效检测方法的流程示意图；
43.图6-图9为本技术实施例提供的一种逆变器的四种实施方式的结构视图。
具体实施方式
44.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
45.在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
46.为了及时检测出并网逆变器中的并网继电器是否发生粘连故障，本技术实施例提供一种逆变器的交流侧开关失效检测方法。
47.在实际应用中，逆变器的具体结构如图6所示，包括：主电路和至少两个机械开关；主电路的直流侧作为逆变器的直流侧，主电路的逆变侧依次通过各机械开关与逆变器的交流侧相连。
48.该逆变器的交流侧开关失效检测方法的具体流程如图1所示，具体包括以下步骤：
49.s101、控制各机械开关轮流断开。
50.控制各机械开关轮流断开，即：在每次控制完成后，需保证一个机械开关被控制断开、其他的机械开关均被控制闭合，并且按照预设次序循环切换每次被控制断开的机械开关。
51.以逆变器中包括3个机械开关为例，控制各机械开关轮流断开，具体为：第一次控制第一机械开关断开、第二机械开关闭合、第三机械开关闭合，第二次控制第一机械开关闭合、第二机械开关断开、第三机械开关闭合，第三次控制第一机械开关闭合、第二机械开关闭合、第三机械开关断开，在第三次控制之后，又返回进行第一次控制。
52.s102、在每次控制机械开关断开后，控制主电路进行功率变换，并判断主电路的逆变侧是否存在电流或功率。
53.若主电路的逆变侧存在电流或功率，则执行步骤s103。
54.s103、判定当前开关发生粘连故障。
55.其中，当前开关为各机械开关中当前被控制断开的机械开关。
56.比如，在上述例子中，在控制第一机械开关断开、第二机械开关闭合、第三机械开关闭合后，当前开关指的是第一机械开关；在控制第一机械开关闭合、第二机械开关断开、第三机械开关闭合后，当前开关指的是第二机械开关；在控制第一机械开关闭合、第二机械开关闭合、第三机械开关断开后，当前开关指的是第三机械开关。
57.在本技术提供的逆变器的交流侧开关失效检测方法中，由于每次仅控制一个机械开关断开，所以若在逆变器的主电路进行功率变换后，检测出逆变器的主电路的逆变侧存在电流或功率，则表明当前被控制断开的开关并未断开，因此可以判定当前被控制断开的开关发生粘连故障；又由于逆变器包含并网逆变器且机械开关包括并网继电器，所以本技术提供的逆变器的交流侧开关失效检测方法可以及时检测出并网逆变器中并网继电器是否发生粘连故障。
58.值得说明的是，在由于通常情况下，逆变器会对主电路的逆变侧的电流或功率进行采样，所以在本技术提供的逆变器的交流侧开关失效检测方法中，无需增加额外的采样电路，因此无需在硬件层面对逆变器做出改进，仅需在软件层面对逆变器进行改进，即可实现对各机械开关的检测，从而降低了逆变器的改进成本。
59.在现有技术中，存在一种逆变器的交流侧开关失效检测方法，该交流侧开关失效检测方法利用各机械开关串联组成的串联支路的两端压差，来检测各机械开关是否发生粘连故障；而本技术提供的逆变器的交流侧开关失效检测方法利用逆变器的主电路的逆变侧有无电流或功率，来检测各机械开关是否发生粘连故障，因此两者相比较而言，本技术提供的逆变器的交流侧开关失效检测方法无需复杂的逻辑运算即可实现对各机械开关的检测，从而简化了检测逻辑，进而提高了检测可靠性。
60.本技术另一实施例提供在步骤s101中，由仅控制当前开关断开切换到仅控制下一机械开关断开的一种具体实施方式，具体为：先控制当前开关的下一机械开关断开，之后再控制当前开关闭合。
61.比如，在上述例子中，若当前开关指的是第一机械开关，则当前开关的下一机械开关指的是第二机械开关，因此切换的过程为：先控制第二机械开关断开，之后再控制第一机械开关闭合。
62.若当前开关指的是第二机械开关，则当前开关的下一机械开关指的是第三机械开关，因此切换的过程为：先控制第三机械开关断开，之后再控制第二机械开关闭合。
63.若当前开关指的是第三机械开关，则当前开关的下一机械开关指的是第一机械开关，因此切换的过程为：先控制第一机械开关断开，之后再控制第三机械开关闭合。
64.本实施例还提供在步骤s101中，由仅控制当前开关断开切换到仅控制下一机械开关断开的另一种具体实施方式，具体为：控制当前开关的下一机械开关断开，同时控制当前开关闭合。
65.本实施例还提供在步骤s101中，由仅控制当前开关断开切换到仅控制下一机械开关断开的又一种具体实施方式，具体为：先控制当前开关闭合，之后再控制当前开关的下一机械开关断开。
66.在三种实施方式中，由于第一种实施方式是先控制当前开关的下一机械开关断开，所以在理论上不会出现全部机械开关均闭合的情况，即主电路的逆变侧与外界之间不
会存在能量传递，因此相比于其他两种实施方式，第一种实施方式更加安全，从而在实际应用中，优选第一种实施方式。
67.本技术另一实施例提供控制主电路进行功率变换的一种具体实施方式，此实施方式适用于逆变器的交流侧与电网相连的情况；此实施方式的具体流程如图2所示，具体包括以下步骤：
68.s111、控制主电路中的至少一个dcac变换模块的交流侧电压与电网电压锁相。
69.通常情况下，如图7、图8或图9所示，主电路中包括至少一个dcac变换模块，各dcac变换模块之间的连接关系会在下面进行详细说明，此处不再赘述。
70.在实际应用中，先通过采样电路对电网电压进行采样，之后根据采样结果对dcdc变换电路进行相应调整，此过程已经是现有技术中比较成熟的技术过程，此处不再赘述。
71.s112、控制完成锁相的各dcac变换模块进行功率变换。
72.在实际应用中，控制dcac变换模块进行功率变换，相当于使dcac变换模块开始工作，因此步骤s112相当于：控制完成锁相的各dcac变换模块开始工作。
73.本实施例还提供主电路进行功率变换的另一种具体实施方式，此实施方式适用于逆变器的交流侧与负载相连的情况；此实施方式具体为：控制完成锁相的各dcac变换模块进行功率变换。
74.上述两种控制主电路进行功率变换的实施方式，可视实际情况进行选择，此处不做具体限定，均在本技术的保护范围内。
75.本技术另一实施例还提供逆变器的交流侧开关失效检测方法的另一种实施方式，其具体流程如图3所示，此实施方式在上述实施方式的基础上，若主电路的逆变侧未存在电流或功率，则还依次执行以下步骤：
76.s121、判定当前开关未发生粘连故障。
77.s122、判断各机械开关是否均被控制断开过。
78.若各机械开关均被控制断开过，则停止执行该逆变器的交流侧开关失效检测方法；若各机械开关未均被控制断开过，则继续执行步骤s101。
79.由上述可知，在一个机械开关被控制断开后，势必执行步骤s102，即相当于对该机械开关进行过粘连故障检测；因此若各机械开关均被控制断开过，则表明对各机械开关均进行过粘连故障检测，从而当各机械开关均被控制断开过时，可以停止执行该逆变器的交流侧开关失效检测方法。
80.本技术另一实施例提供逆变器的交流侧开关失效检测方法另一种实施方式，其具体流程如图4所示，此实施方式在图3所示的实施方式的基础上，在步骤s121之后，还包括以下步骤：
81.s131、控制主电路停止功率变换。
82.由上述可知，在继续执行步骤s101之前，控制主电路停止功率变换，因此在继续执行步骤s101时，不会出现主电路的逆变侧与外界之间不会存在能量传递，从而可以提高逆变器的安全性；另外，采用此实施方式后，由仅控制当前开关断开切换到仅控制下一机械开关断开的三种实施方式可以随意选择。
83.以逆变器中包括第一机械开关和第二机械开关为例，对图4所示的逆变器的交流侧开关失效检测方法进行详细说明，其具体流程如图5所示，具体包括以下步骤：
84.s141、控制第一机械开关断开、第二机械开关闭合。
85.s142、控制主电路进行功率变换，并判断主电路的逆变侧是否存在功率。
86.若主电路的逆变侧存在功率，则执行步骤s143；若主电路的逆变侧不存在功率，则依次执行步骤s144、步骤s145、步骤146以及步骤s147。
87.s143、判定第一机械开关发生粘连故障。
88.s144、判定第一机械开关未发生粘连故障。
89.s145、控制主电路停止功率变换。
90.s146、控制第一机械开关闭合、第二机械开关断开。
91.s147、控制主电路进行功率变换，并判断主电路的逆变侧是否存在功率。
92.若主电路的逆变侧存在功率，则执行步骤s148；若主电路的逆变侧不存在功率，则依次执行步骤s149。
93.s148、判定第二机械开关发生粘连故障。
94.s149、判定第二机械开关未发生粘连故障。
95.需要说明的是，在本例中，在两次执行到步骤s122时，均已根据实际情况进行判断，所以将步骤s122省略。
96.本技术另一实施例提供一种逆变器，其具体结构如图6(仅以两个机械开关30为例进行展示)所示，具体包括：控制器10、主电路20和至少两个机械开关30；各器件之间的连接关系具体如下所述：
97.主电路20的直流侧作为逆变器的直流侧，主电路20的交流侧依次通过各机械开关30与逆变器的交流侧相连；主电路20、各机械开关30均受控于控制器10。
98.可选的，机械开关30可以为继电器，在实际应用中，包括但不限于此，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
99.控制器10用于执行如上述实施例提供的逆变器的开关失效检测方法，和/或，执行如上述实施例提供的逆变器的开关失效检测方法。
100.需要说明的是，控制器10对逆变器的交流侧开关的失效检测的具体过程已在上述实施例中进行详细说明，此处不再赘述；另外，逆变器的基本工作原理与现有技术相同，此处不再赘述。
101.主电路20的具体结构如图7(仅以两个dcac变换模块21为例进行展示)所示，具体包括：至少一个dcac变换模块21；各器件之间的连接关系具体如下所述：
102.每个dcac变换模块21的直流侧作为主电路20的相应直流侧；每个dcac变换模块21的交流侧均与主电路20的交流侧相连；每个dcac变换模块21均受控于控制器10。
103.若dcac变换模块21的个数等于1，则如图8(仅以两个dcdc变换模块为例进行展示)所示，主电路20，还包括：至少一个dcdc变换模块22；其中，每个dcdc变换模块22的第一侧作为主电路20的相应直流侧；每个dcdc变换模块22的第二侧均与dcac变换模块21的直流侧相连。
104.若dcac变换模块21的个数大于1，则如图9所示，主电路20，还包括：至少两个dcdc变换模块22；其中，每个dcdc变换模块22的第一侧作为主电路20的相应直流侧；每个dcdc变换模块22的第二侧与一一对应的dcac变换模块21的直流侧相连。
105.对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换
或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。