CN112433149B - 一种单相光伏并网逆变器继电器失效检测装置及方法 - Google Patents

一种单相光伏并网逆变器继电器失效检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单相光伏并网逆变器继电器失效检测方法，包括如下步骤：步骤1，发送断开驱动信号给继电器S1和S2；步骤2，检测电网对地电压；步骤3，打开并网逆变器Q1和Q3管，检测逆变器输出端对地电压V1的平均值，该电压为PV正极对地电压；步骤4，关闭并网逆变器Q1和Q3管，接着打开并网逆变器Q2和Q4管，检测逆变器输出端对地电压V2的平均值；该电压为PV负极对地电压；步骤5，若V1电压的绝对值减去电网对地电压的值大于固定阈值，且V2电压的绝对值减去电网对地电压的值大于固定阈值，判断继电器没有发生粘连，否则发生粘连。本发明借用逆变器自身的全桥主功率电路配合工作，可以准确检测出每一个继电器是否发生粘连故障。

Description

一种单相光伏并网逆变器继电器失效检测装置及方法
技术领域
本发明属于逆变器继电器检测领域，具体是一种单相光伏并网逆变器继电器失效检测装置及方法。
背景技术
为了安全需要，光伏并网逆变器在输出端和电网端之间须用继电器做电气隔离，对单相光伏并网逆变器而言，电网火线L和零线N与逆变器输出之间都必须装有继电器，在逆变器不工作时，必须将继电器可靠断开，以保证逆变器与电网完全没有电气连接，如果发生继电器粘连失效故障，将带来很大安全隐患。
为了避免发生这种安全事故，逆变器在开机运行前，都必须对继电器进行粘连失效检测，以确保继电器处于正常工作状态。如果火线L和零线N上的继电器驱动信号是独立的，检测继电器粘连失效是一件非常容易的事情，只要将L线和N线上的继电器分别处于吸合和断开状态，再检测逆变器端电压和电网端电压是否相等，就能检测出继电器是否发生粘连失效。但通常情况下，为了降低逆变器设计成本，L线和N线上的一组继电器使用同一个驱动信号，这就给继电器检测带来了困扰，如果L线和N线上的继电器同时发生粘连失效，用逆变器端电压和电网端电压进行比较的方法容易检测出来的，但如果只是L线或N线上的继电器发生粘连失效，再用逆变器端电压和电网端电压进行比较这种方法就无法有效检测出继电器是否真的失效。
CN102565691A公开了“一种并网逆变器的继电器失效检测装置及方法”采用的是每个继电器独立的驱动信号，与本申请要解决的继电器共用驱动信号以降低逆变器设计成本所带来的继电器粘连检测问题完全不同。
CN104682432B 公开了“光伏并网逆变器的继电器失效检测及滤波电容保护方法”，该方法仅用逆变输出端电压和电网电压进行阈值比较，无法有效检测出单个继电器粘连故障失效。
CN108761319B公开了“光伏并网逆变器的继电器失效检测方法、装置以及***”，该方法适用的是三相逆变器，并且在PV电压高于电网电压情况下是无法检测出继电器粘连失效故障。
CN107957546B公开了“一种逆变器并网交流继电器的检测方法及设备”，该方法也是适用于三相逆变器，并且考虑的是电网对地线短路情况下继电器检测失效的问题，与本申请要解决的问题完全不同。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种单相光伏并网逆变器继电器失效检测方法，包括如下步骤：
步骤1，发送断开驱动信号给继电器S1和S2；
步骤2，检测电网对地电压的平均值；
步骤3，打开并网逆变器Q1和Q3管，检测逆变器输出端对地电压的平均值V1，该电压为PV负极对地电压；
步骤4，关闭并网逆变器Q1和Q3管，接着打开并网逆变器Q2和Q4管，检测逆变器输出端对地电压的平均值V2；该电压为PV正极对地电压；
步骤5，若V1电压的绝对值减去电网对地电压的值大于固定阈值，且V2电压的绝对值减去电网对地电压的值大于固定阈值，则判断继电器没有发生粘连，否则就发生粘连。
进一步的，步骤2中检测电网的N线对地电压VNE或L线的对地电压VLE的平均值，相应地步骤3和步骤4中检测逆变器输出N端的对地电压ViNE的平均值V1或逆变器输出L端的对地电压ViLE的平均值V2。
进一步的，步骤2中，若电网正常连接情况下，电网对地电压为零。
进一步的，所述固定阈值为1-2V。
进一步的，若逆变器端与电网端串联多组继电器，则发送驱动信号将检测的一组继电器断开，其他组继电器吸合，依次使用上述步骤逐个检测继电器。
一种单相光伏并网逆变器继电器失效检测装置，包括：
驱动信号发送器，用于发送断开驱动信号给继电器S1和S2；
电网对地电压检测器，用于检测电网对地电压的平均值；
逆变器输出端电压检测器，用于打开并网逆变器Q1和Q3管，检测逆变器输出端对地电压V1的平均值，该电压为PV负极对地电压；关闭并网逆变器Q1和Q3管，接着打开并网逆变器Q2和Q4管，检测逆变器输出端对地电压V2的平均值；该电压为PV正极对地电压；
判别器，用于若V1电压的绝对值减去电网对地电压的值大于固定阈值，且V2电压的绝对值减去电网对地电压的值大于固定阈值，则判断继电器没有发生粘连，否则就发生粘连。
进一步的，所述电网对地电压检测器包括N线对地电压检测器或L线对地电压检测器，用于检测电网的N线对地电压VNE或L线的对地电压VLE的平均值。
进一步的，所述逆变器输出端电压检测器包括逆变器输出N端电压检测器或逆变器输出L端电压检测器，用于检测逆变器输出N端的对地电压ViNE的平均值V1或逆变器输出L端的对地电压ViLE的平均值V2。
进一步的，若电网正常连接情况下，电网对地电压为零；所述固定阈值为1-2V。
进一步的，还包括顺序检测器，用于若逆变器端与电网端串联多组继电器，则发送驱动信号将检测的一组继电器断开，其他组继电器吸合，依次使用上述器件逐个检测继电器。
本发明的单相光伏并网逆变器继电器失效检测装置及方法，在不额外过多增加成本的基础上，借用逆变器自身的全桥主功率电路配合工作，可以准确检测出每一个继电器是否发生粘连故障，不仅适应于L和N线上一组继电器的检测，对于多组串联且每组继电器共用同一驱动信号的继电器粘连失效检测都有效的。
附图说明
图1是本发明的单相光伏并网逆变器继电器失效检测方法的流程图。
图2是本发明实施例的方法应用的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明将之前检测逆变器输出端电压，改成分别检测逆变器输出L端对地电压和逆变器输出N端对地电压，相较之前的设计增加一路检测电压，并且逆变器输出端电压也可以用L端对地电压和N端对地电压相减获取，以满足逆变器其他方对输出端电压使用的需求。
如图1、图2所示，以L线或N线上一组继电器粘连失效检测为例，假设N线上的继电器发生粘连故障，本发明的检测步骤如下：
S001，发送断开驱动信号给继电器S1和S2，正常情况下L和N线上的继电器都应该断开；
S002，检测电网N线对地电压VNE的平均值，电网正常连接情况下，N线对地电压VNE的平均值为零；
S003，打开并网逆变器Q1和Q3管，检测逆变器输出N端对地电压ViNE的平均值V1，该电压为PV负极对地电压；PV即光伏电路板。
S004，关闭并网逆变器Q1和Q3管，接着打开并网逆变器Q2和Q4管，检测逆变器输出N端对地电压ViNE的平均值V2；该电压为PV正极对地电压；
S005，若V1电压的绝对值减去N线对地电压的值大于固定阈值（接近于零，实际测试中由于测试误差或线路阻抗造成的影响，阈值为1-2V），且V2电压的绝对值减去N线对地电压的值大于固定阈值（接近于零，实际测试中由于测试误差或线路阻抗造成的影响，阈值为1-2V ），则判断继电器没有发生粘连，否则就发生粘连。
对于L线上的继电器检测与上述方法和步骤一致，只需测量VLE的平均值和ViLE的平均值。
本发明的单相光伏并网逆变器继电器失效检测装置，包括：
驱动信号发送器，用于发送断开驱动信号给继电器S1和S2；
电网对地电压检测器，用于检测电网对地电压；
逆变器输出端电压检测器，并借用逆变器自身的全桥主功率电路配合工作，用于打开并网逆变器Q1和Q3管，检测逆变器输出端对地电压V1的平均值，该电压为PV正极对地电压；关闭并网逆变器Q1和Q3管，接着打开并网逆变器Q2和Q4管，检测逆变器输出端对地电压V2的平均值；该电压为PV负极对地电压；
判别器，用于若V1电压的绝对值减去电网对地电压的值大于固定阈值，且V2电压的绝对值减去电网对地电压的值大于固定阈值，则判断继电器没有发生粘连，否则就发生粘连。
所述电网对地电压检测器包括N线对地电压检测器或L线对地电压检测器，用于检测电网的N线或L线的对地电压。
所述逆变器输出端电压检测器包括逆变器输出N端电压检测器或逆变器输出L端电压检测器，用于检测逆变器输出N端或逆变器输出L端的对地电压。
若电网正常连接情况下，电网对地电压为零；所述固定阈值为1-2V。
还包括顺序检测器，用于若逆变器端与电网端串联多组继电器，则发送驱动信号将检测的一组继电器断开，其他组继电器吸合，依次使用上述器件逐个检测继电器。
光伏并网逆变器为了满足安规需要，通常需要两组继电器串联使用。若逆变器端与电网端串联多组继电器，则发送驱动信号将希望检测的一组继电器断开，其他组继电器吸合，依次使用上述步骤逐个检测，即将每个继电器的粘连故障检测出来。
本发明不额外增加太多成本，较常规设计只增加一组电压检测电路，借用逆变器自身的全桥主功率电路配合工作，就可以将每一个继电器的粘连失效故障检测出来，大大增加了并网逆变器的安全特性。

Claims (7)

1.一种单相光伏并网逆变器继电器失效检测方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，发送断开驱动信号给L线上的继电器S1和N线上的继电器S2；
步骤2，检测电网N线对地电压的平均值；
步骤3，打开并网逆变器Q1和Q3管，检测逆变器输出N端对地电压的平均值V1，该电压为PV正极对地电压；
步骤4，关闭并网逆变器Q1和Q3管，接着打开并网逆变器Q2和Q4管，检测逆变器输出N端对地电压的平均值V2；该电压为PV负极对地电压；
步骤5，若V1电压的绝对值减去电网N线对地电压的平均值大于固定阈值，且V2电压的绝对值减去电网N线对地电压的平均值大于固定阈值，则判断继电器S2没有发生粘连，否则就发生粘连。
2. 根据权利要求1所述的单相光伏并网逆变器继电器失效检测方法，其特征在于：步骤2中，若电网正常连接情况下， N线对地电压的平均值为零。
3. 根据权利要求1所述的单相光伏并网逆变器继电器失效检测方法，其特征在于：所述固定阈值为1-2V 。
4.根据权利要求1所述的单相光伏并网逆变器继电器失效检测方法，其特征在于：若逆变器端与电网端串联多组继电器，则发送驱动信号将检测的一组继电器断开，其他组继电器吸合，依次使用上述步骤逐个检测继电器。
5.一种单相光伏并网逆变器继电器失效检测装置，其特征在于包括：
驱动信号发送器，发送断开驱动信号给L线上的继电器S1和N线上的继电器S2；
电网对地电压检测器，用于检测电网N线对地电压的平均值；
逆变器输出端电压检测器，用于打开并网逆变器Q1和Q3管，检测逆变器输出N端对地电压V1的平均值，该电压为PV正极对地电压；关闭并网逆变器Q1和Q3管，接着打开并网逆变器Q2和Q4管，检测逆变器输出N端对地电压V2的平均值；该电压为PV负极对地电压；
判别器，用于若V1电压的绝对值减去电网N线对地电压的平均值大于固定阈值，且V2电压的绝对值减去电网N线对地电压的平均值大于固定阈值，则判断继电器S2没有发生粘连，否则就发生粘连。
6. 根据权利要求5所述的单相光伏并网逆变器继电器失效检测装置，其特征在于：若电网正常连接情况下，电网对地电压为零；所述固定阈值为1-2V 。
7.根据权利要求5所述的单相光伏并网逆变器继电器失效检测装置，其特征在于：还包括顺序检测器，用于若逆变器端与电网端串联多组继电器，则发送驱动信号将检测的一组继电器断开，其他组继电器吸合，依次使用上述器件逐个检测继电器。
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