CN104682432B - 光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法 - Google Patents

光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光伏并网逆变器技术领域，具体涉及光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法，包括继电器吸合前，检测某一相或多相逆变电压Vinv有效值与同相电网电压Vgrid有效值的绝对值之差小于继电器失效电压阈值ΔV，即|Vinv‑Vgrid|＜ΔV，则判定这一相继电器已经粘连，反之，继电器正常；同理，依次经过吸合逆变侧继电器检测、吸合电网侧继电器检测、两侧继电器均吸合的检测后，若每一步继电器均无故障，则允许并网，若其中一继电器故障，则停机，不并网。本发明在精准地检测每一继电器是否失效的同时，对逆变器输出滤波电容电压进行了处理，消除了逆变器并网瞬间电网对滤波电容造成电流冲击的可能，提高逆变器***稳定性，延长滤波电容寿命。

Description

光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法
技术领域
本发明涉及光伏并网逆变器技术领域，特别是涉及光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法。
背景技术
在组串式光伏并网逆变器、小功率光伏并网逆变器领域，均采用的是两组继电器并网。行业内普遍采用的继电器检测方法是继电器吸合、逆变器并网瞬间，不会对逆变器滤波电容进行充电处理，从而导致在逆变器并网瞬间，电网能量瞬间灌入滤波电容，这会对滤波电容产生较大的电流冲击，这就容易导致滤波电容失效、寿命降低等现象。特别是逆变器功率较大，滤波电容容量较大时，这一冲击电流甚至会导致机器无法正常启动。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法，在精准地检测每一继电器是否失效的同时，对逆变器输出滤波电容电压进行了处理，消除了逆变器并网瞬间电网对滤波电容造成电流冲击的可能，提高逆变器***稳定性，延长滤波电容寿命。
本发明采用如下技术方案：光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法，其特征在于，包括如下步骤：(一)闭合任意继电器组前，检测逆变侧的电压，如检测到的某一相或多相逆变电压Vinv有效值与同相电网电压Vgrid有效值、继电器失效电压阈值ΔV满足：|Vinv-Vgrid|＜ΔV，则判定该相继电器已经粘连，不允许逆变器并网；反之，该相继电器正常；(二)在步骤(一)检测到继电器正常时，开启逆变器，发出与电网电压同相位同幅值的逆变电压，N个工频周期后，待逆变器输出滤波电容电压建立后，开启逆变器侧的继电器组，继续发出上述N个工频周期的逆变电压，释放滤波电容的电能，释放完毕后检测逆变电压Vinv有效值与同相电网电压Vgrid有效值的绝对值之差，当检测到某一相或多相电压满足：|Vinv-Vgrid|<ΔV，则判定该相电网侧的继电器粘连，不允许逆变器并网；反之，电网侧继电器正常；(三)在步骤(二)检测到电网侧继电器正常时，断开逆变侧继电器，开启逆变器，发出与电网电压同相位同幅值的逆变电压，N个工频周期后，待逆变器输出滤波电容电压建立后，开启电网侧的继电器，继续发出N个工频周期的逆变电压，释放滤波电容的电能，释放完毕后检测逆变电压Vinv有效值与同相电网电压Vgrid有效值的绝对值之差，当检测到某一相或多相满足：|Vinv-Vgrid|<ΔV，则判定该相逆变器侧的继电器粘连，不允许逆变器并网；反之，逆变器侧继电器正常；(四)在步骤(三)检测到电网侧继电器正常时，开启逆变器，发出与电网电压同相位同幅值的逆变电压，N个工频周期后，待逆变器输出滤波电容电压建立后，开启逆变器侧的继电器，继续发出N个工频周期的逆变电压，检测逆变电压Vinv有效值与同相电网电压Vgrid有效值的绝对值之差，当检测到某一相或多相满足：|Vinv-Vgrid|>ΔV，则能够断定该相继电器在收到开启信号后并未吸合，判定该相其中一个继电器已经失效，不允许逆变器并网；反之，则继电器正常，逆变器开始并网工作。
优选地，所述继电器失效电压阈值ΔV为采样导致的最大允许误差。
优选地，所述继电器失效电压阈值ΔV为15V。
优选地，所述N值为4。
对上述技术方案的进一步改进为，所述光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法，还包括步骤(五)，具体是：全部继电器无故障后，开启继电器驱动电压，切换至节能模式。
优选地，所述释放滤波电容的电能的方法为：以一定的时序开通逆变器的功率管，将滤波电容与线路上的电阻形成回路，从而释放掉滤波电容所存储的电能。
本发明所述的光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法，相比现有技术的有益效果是：
1、本方案在有效的检测继电器是否失效的同时，对逆变器输出滤波电容电压进行了一定的处理，消除了逆变器并网瞬间电网对滤波电容造成电流冲击的可能，提高逆变器***稳定性，延长滤波电容寿命。
2、继电器失效检测方法精准，能定位检测任意一个继电器。
3、继电器无故障后，开启继电器驱动电压，即能保证继电器可靠的吸合，又能降低继电器损耗。
附图说明
图1为本发明实施例光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法中三相光伏并网逆变器并网示意图；
图2为本发明实施例光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法中单相光伏并网逆变器并网示意图；
图3为本发明实施例光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法中继电器驱动波形及对应的逆变电压波形；
图4为本发明实施例光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例：
参照图1、4，本发明所述的光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法包括如下步骤：
以三相组串式光伏并网逆变器***为例，如图1所示，包括A、B、C、D四个部分，其中A为光伏阵列源及逆变器功率模块部分，用于将光伏阵列直流源逆变为正弦的PWM波，B为LC滤波***，用于将逆变器输出的正弦PWM波转换为正弦波，C为并网继电器组，用于逆变器与电网建立连接，D为电网。L为逆变器的滤波电感，C为逆变器的滤波电容，KM1、KM3、KM5为逆变器侧继电器组，KM2、KM4、KM6为电网侧继电器组。
以下介绍逆变器并网瞬间，继电器如何动作，才能保证逆变器***可靠稳定的工作，又能准确检测继电器是否失效，具体实施步骤如下：
(一)闭合任意继电器组前，检测逆变侧电压，如检测到的某一相或多相逆变电压Vinv有效值与同相电网电压Vgrid有效值的绝对值之差小于继电器失效电压阈值ΔV，即|Vinv-Vgrid|<ΔV，则判定这一相继电器已经粘连，不允许逆变器并网；
(二)在步骤(一)检测通过之后，开启逆变器，发出与电网电压同相位同幅值的逆变电压，4个工频周期后，待逆变器输出滤波电容电压建立后，开启逆变器侧的继电器组，继续发出4个工频周期的逆变电压，通过一定的策略将滤波电容电能释放，待滤波电容电能释放结束后，检测逆变电压Vinv有效值与同相电网电压Vgrid有效值的绝对值之差，与步骤(一)相同，当检测到某一相或多相|Vinv-Vgrid|<ΔV，则能判定这一相电网侧的继电器粘连，否则，电网侧继电器是正常的。若检测到电网侧继电器无故障，则断开逆变侧继电器，并执行第(三)步检测过程。
(三)与步骤(二)相同，首先开启逆变器，发出与电网电压同相位同幅值的逆变电压，4个工频周期后，待逆变器输出滤波电容电压建立后，开启电网侧的继电器，继续发出4个工频周期的逆变电压，通过一定的策略将滤波电容电能释放，待滤波电容电能释放结束后，检测逆变电压Vinv有效值与同相电网电压Vgrid有效值的绝对值之差，当检测到某一相或多相|Vinv-Vgrid|<ΔV，则能判定这一相逆变器侧的继电器粘连，否则，逆变器侧继电器是正常的。若检测到逆变器侧继电器无故障，则执行第(四)步检测过程。
(四)与第(二)步相同，首先开启逆变器，发出与电网电压同相位同幅值的逆变电压，4个工频周期后，待逆变器输出滤波电容电压建立后，开启逆变器侧的继电器，继续发出4个工频周期的逆变电压，在第三步中判定逆变器侧继电器无故障后并未断开电网侧继电器，因此这里开启逆变侧继电器后逆变器与电网建立了连接，检测逆变电压Vinv有效值与同相电网电压Vgrid有效值的绝对值之差，当检测到某一相或多相|Vinv-Vgrid|>ΔV，则能够断定这一相继电器在收到开启信号后并未吸合，因此可以判断这一相其中一个继电器已经失效。如果判断条件不成立，则继电器正常，逆变器开始并网工作，整个继电器检测过程到此结束。
其中，释放滤波电容电能的策略为：以一定的时序开通逆变器的功率管，将滤波电容与线路上的电阻形成回路，从而释放掉滤波电容所存储的电能。
继电器动作结束，无故障后，开启继电器驱动电压，切换至节能模式，即能保证继电器可靠的吸合，又降低继电器损耗的目的。
这里需要特别说明的一点是，在两组继电器都闭合的瞬间，逆变器滤波电容两端已经存在与电网电压同频同相同幅值的电压，因此不会对滤波电容产生任何冲击。
上述继电器失效电压阈值ΔV为采样导致的最大允许误差，这里可以选取为ΔV＝15V。
图3为继电器驱动波形及同时刻的逆变电压波形，其中最上为逆变器侧继电器驱动波形，高电平为导通，低电平为关断状态，中间为电网侧继电器驱动波形，最下方为对应的某一相逆变电压波形。
本方法同样适用于两相、单相(图2)光伏并网逆变器，方法与上述步骤相同。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
(一)闭合任意继电器组前，检测逆变侧的电压，如检测到的某一相或多相逆变电压Vinv有效值与同相电网电压V grid有效值、继电器失效电压阈值ΔV满足：|V inv-Vgrid|<ΔV，则判定该相继电器已经粘连，不允许逆变器并网；反之，该相继电器正常；
(二)在步骤(一)检测到继电器正常时，开启逆变器，发出与电网电压同相位同幅值的逆变电压，N个工频周期后，待逆变器输出滤波电容电压建立后，开启逆变器侧的继电器组，继续发出上述N个工频周期的逆变电压，释放滤波电容的电能，释放完毕后检测逆变电压Vinv有效值与同相电网电压V grid有效值的绝对值之差，当检测到某一相或多相电压满足：
|Vinv-Vgrid|<ΔV，则判定该相电网侧的继电器粘连，不允许逆变器并网；反之，电网侧继电器正常；
(三)在步骤(二)检测到电网侧继电器正常时，断开逆变侧继电器，开启逆变器，发出与电网电压同相位同幅值的逆变电压，N个工频周期后，待逆变器输出滤波电容电压建立后，开启电网侧的继电器，继续发出N个工频周期的逆变电压，释放滤波电容的电能，释放完毕后检测逆变电压Vinv有效值与同相电网电压V grid有效值的绝对值之差，当检测到某一相或多相满足：|Vinv-Vgrid|<ΔV，则判定该相逆变器侧的继电器粘连，不允许逆变器并网；反之，逆变器侧继电器正常；
(四)在步骤(三)检测到电网侧继电器正常时，开启逆变器，发出与电网电压同相位同幅值的逆变电压，N个工频周期后，待逆变器输出滤波电容电压建立后，开启逆变器侧的继电器，继续发出N个工频周期的逆变电压，检测逆变电压Vinv有效值与同相电网电压V grid有效值的绝对值之差，当检测到某一相或多相满足：|Vinv-Vgrid|>ΔV，则能够断定该相继电器在收到开启信号后并未吸合，判定该相其中一个继电器已经失效，不允许逆变器并网；反之，则继电器正常，逆变器开始并网工作；
所述继电器失效电压阈值ΔV＝15V，15V为采样导致的最大允许误差。
2.根据权利要求1所述光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法，其特征在于：所述N值为4。
3.根据权利要求1所述光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法，其特征在于：还包括步骤(五)，具体是：全部继电器无故障后，开启继电器驱动电压，切换至节能模式。
4.根据权利要求1所述光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法，其特征在于，释放滤波电容电能的方法为：以一定的时序开通逆变器的功率管，将滤波电容与线路上的电阻形成回路，从而释放掉滤波电容所存储的电能。
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