CN220171197U - 一种基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，涉及继电器检测领域，包括逆变器中的直流母线、所述逆变器中的两个开关组、两个继电器组和两个电阻组；电容组的两端和两个开关组的两端分别用于与直流侧的两端相连；继电器组的一端与对应的开关组中两个开关之间相连，两个继电器组的另一端分别与交流侧的两端相连；电阻组包括两个电阻；第一电阻的一端和第二电阻的一端分别与对应的继电器组中两个继电器之间相连；第三电阻的一端和第四电阻的一端分别与交流侧的两端相连；两个电阻组内的所有电阻的另一端与电容组相连。不同继电器故障时，构成的通路不同，通过采集到的不同电压或者电流来精准的定位出故障的继电器。

Description

一种基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路
技术领域
本实用新型涉及继电器检测技术领域，具体而言，涉及一种基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路。
背景技术
在进行电网并网时，通常需要在直流侧与交流侧之间设置逆变器，逆变器用于将直流电压转换成交流电压，但是为了防止电路在闭合的过程中，交流电流倒灌入逆变器中，通常会在逆变器的输出端设置继电器，以便于能够随时切断与交流侧的连接。
但是在电路长时间使用之后，继电器可能会发生黏连故障，需要定期检测或者在线监测，现有的检测方法为检测多个继电器之间的电势差，通过电势差的变化，实现对继电器状态的检测。但是这种方式适合对较少继电器的检测，当继电器数量较多时，电势差的变化只能反映出继电器出现黏连，但是不能准确的知道继电器的位置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的问题是现有的检测方法在继电器数量较多时，不能准确的定位故障继电器的位置。
为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，包括：
逆变器中的直流母线、所述逆变器中的两个开关组、两个继电器组和两个电阻组；
所述直流母线的两端和两个所述开关组的两端分别用于与直流侧的两端相连；每个所述开关组包括两个开关，每个所述开关组内的两个所述开关依次相连；每个所述继电器组包括两个继电器，每个所述继电器组内的所述继电器依次相连；两个所述开关组与两个所述继电器组一一对应，每个所述继电器组的一端连接于对应的所述开关组中的两个所述开关之间，两个所述继电器组的另一端分别用于与交流侧的两端相连；
一个所述电阻组包括第一电阻和第二电阻，另一个所述电阻组包括第三电阻和第四电阻；所述第一电阻和所述第二电阻与两个所述继电器组一一对应，所述第一电阻的一端连接于对应的所述继电器组中两个所述继电器之间，所述第二电阻的一端连接于对应的所述继电器组中两个所述继电器之间；所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端分别用于与交流侧的两端相连；两个所述电阻组内的所有电阻的另一端均与所述直流母线相连。
可选地，所述基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路还包括电压检测单元，所述第一电阻和所述第二电阻均分别与所述电压检测单元并联。
可选地，所述基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路还包括电流检测单元，所述第一电阻和所述第二电阻均分别与所述电流检测单元串联。
可选地，所述直流母线上设置有多个电容，多个所述电容依次相连。
可选地，两个所述电阻组内的所述电阻的另一端均与所述直流母线上多个所述电容的中间点相连。
可选地，所述直流母线上设置有一个电容。
可选地，两个所述电阻组内的所述电阻的另一端均与所述电容的一端相连。
可选地，所述基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路还包括分压电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的另一端均连接至第一节点，所述第一节点与所述分压电阻的一端相连，所述分压电阻的另一端与所述直流母线相连。
可选地，所述基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路还包括两个电感，两个所述电感与两个所述继电器组一一对应，所述电感的一端与对应的所述继电器组的一端相连，所述电感的另一端与所述继电器组对应的所述开关组中的两个开关之间的一点相连。
可选地，所述基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路还包括交流侧电容，所述所述交流侧电容一端连接至一个电感与其对应的所述继电器组之间，另一端连接至另一个电感与其对应的所述继电器组之间。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型提供的一种基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，设置了多个电阻，在进行继电器故障检测时，黏连故障的继电器再结合控制开关组中开关的通断，会使得电容组中的电容或交流侧电网与黏连故障的继电器和电阻组中的电阻构成通路，不同继电器发生故障时，构成的通路不同，接入的电阻不一样，采集到的导通电路中的电压或者电流不一样，不同的电压或者电流对应不同的继电器，因此可以通过采集到的电压或者电流来精准的定位出故障的继电器，提高判断的准确度。
附图说明
图1示出了本实用新型实施例中一种基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路的结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例中基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路的一种变形结构示意图；
图3示出了本实用新型实施例中一种基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路的电压测量示意图；
图4示出了本实用新型实施例中第一继电器T1故障时检测电路连通示意图；
图5示出了本实用新型实施例中第二继电器T2故障时检测电路连通示意图；
图6示出了本实用新型实施例中第三继电器T3故障时检测电路连通示意图；
图7示出了本实用新型实施例中第四继电器T4故障时检测电路连通示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
对于单相并网逆变器，根据要求，需要在输出端配备两套继电器，并互做冗余。并网电路在工作之前，需要对逆变器的输出继电器进行检测。现有的检测方法是在继电器之间设置测量点，测量继电器周围测量点的电势差的变化，实现对继电器状态的检测，但是当继电器数量较多的时候，电势差的变化只能检测到继电器出现问题，不能准确的定位出故障继电器的位置。
图1示出了本实用新型实施例中一种基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路的结构示意图，所述基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路包括：
逆变器中的直流母线、所述逆变器中的两个开关组、两个继电器组和两个电阻组；
所述直流母线的两端和两个所述开关组的两端分别用于与直流侧的两端相连；每个所述开关组包括两个开关，每个所述开关组内的两个所述开关依次相连；每个所述继电器组包括两个继电器，每个所述继电器组内的所述继电器依次相连；两个所述开关组与两个所述继电器组一一对应，每个所述继电器组的一端连接于对应的所述开关组中的两个所述开关之间，两个所述继电器组的另一端分别用于与交流侧的两端相连；
一个所述电阻组包括第一电阻和第二电阻，另一个所述电阻组包括第三电阻和第四电阻；所述第一电阻和所述第二电阻与两个所述继电器组一一对应，所述第一电阻的一端连接于对应的所述继电器组中两个所述继电器之间，所述第二电阻的一端连接于对应的所述继电器组中两个所述继电器之间；所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端分别用于与交流侧的两端相连；两个所述电阻组内的所有电阻的另一端均与所述直流母线相连。
具体地，如图1，光伏发电***PV的输出端与转换器DC/DC的输入端直接相连，转换器的输出端与逆变器DC/AC的输入端直接相连，逆变器中包含一个电容组(设置在直流母线上)和两个开关组，例如图1所示，电容组可以包括用于形成Vdc1、Vdc2两段分压的两个电容，电容组的两端与转换器的两端相连，开关组的两端分别与转换器的两端相连，因此两组开关组的两端分别相连。
两个开关组分别包括第一开关S1和第二开关S2以及第三开关S3和第四开关S4，两个开关组中的两个开关相连，例如，第一开关S1的一端和第二开关S2的一端相连，第三开关S3的一端和第四开关S4的一端相连，然后两个开关的另一端与电容组的两端分别相连，例如第一开关S1的另一端和第二开关S2的另一端分别与电容组的两端相连，第三开关S3的另一端和第四开关S4的另一端分别与电容组的两端相连。除此之外，每个开关组还可以包括更多的开关，所述开关可以选用IGBT器件这样的电控软通开关，也可以选择手动操作的合闸式开关等。
两个继电器组分别包括第一继电器T1和第三继电器T3以及第二继电器T2和第四继电器T4，两个继电器组中的两个继电器相连，每个继电器组中的两个继电器互为冗余，保证电路运行安全。例如第一继电器T1的一端和第三继电器T3的一端相连，第一继电器T1的另一端连接在第一开关S1和第二开关S2之间，第三继电器T3的另一端与交流侧电网的一端相连；第二继电器T2的一端和第四继电器T4的一端相连，第二继电器T2的另一端连接在第三开关S3和第四开关S4之间，第四继电器T4的另一端与交流侧电网的另一端相连。
两个电阻组分别包括第一电阻R1和第二电阻R2以及第三电阻R3和第四电阻R4，第一电阻R1的一端连接在第一继电器T1和第三继电器T3之间，第二电阻R2的一端连接在第二继电器T2和第四继电器T4之间，第三电阻R3的一端与交流侧电网的一端相连，第四电阻R4的一端与交流侧电网的另一端相连，第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的另一端相连且与电容组相连。
在本实施例中，设置了多个电阻，在进行继电器故障检测时，黏连故障的继电器再结合控制开关组中开关的通断，会使得直流侧电容组中的电容或交流侧电网与黏连故障的继电器和电阻组中的电阻构成通路，不同继电器发生故障时，构成的通路不同，接入的电阻不一样，采集到的导通电路中的电压或者电流不一样，如图2和图3，分别为电流检测方案和电压检测方案，例如当第一继电器T1发生黏连故障时，如图1所示，这时开通开关器件S1，构成回路，从电容组到第一开关S1和第一继电器T1，经第一电阻R1回到第一电容的另一端，此时第一电阻R1上形成电压vR1，为一个直流电压。当不同回路导通的时候，采集第一电阻R1或者第二电阻R2上的电压或电流。不同的电压或者电流对应不同的继电器，因此可以通过采集到的电压或者电流来精准的定位出故障的继电器，提高判断的准确度。
在本实用新型的一种实施例中，如图2和图3所述，所述基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路还包括电压检测单元和电流检测单元，所述第一电阻和所述第二电阻均分别与一个电压检测单元并联，或者所述第一电阻和所述第二电阻均分别与一个电流检测单元串联。通过电压表或者电流表检测经过第一电阻或者第二电阻上的电压或电流，通过判断检测出的电流值或电压值是直流还是交流，初步定位故障继电器所处的位置，然后再根据电流值或者电压值的大小进一步精准的确定故障继电器。
在本实用新型的一种实施例中，所述直流母线上设置有多个电容，多个所述电容依次相连，所述直流母线的另一端分别与所述直流侧的两端相连。
具体地，如图2所示，电容组包括第一电容和第二电容，第一电容上会形成电压Vdc1，第二电容上会形成电压Vdc2，两个电容相连。
在本实用新型的一种实施例中，两个所述电阻组内的所有所述电阻的另一端均与所述直流母线上任意两个所述电容之间的一点相连。
具体地，如图2所示，第一电容和第二电容之间设置有连接节点，两个电阻组中的所有电阻的另一端均连接至两个电容之间的连接点；当电容组包含两个以上的电容时，只要连接节点的两侧均至少有一个电容即可，连接节点的位置可以有多种变化。
在本实施例中，当第一继电器T1发生黏连故障时，如图4所示，这时开通开关器件S1(图中浅色部分的开关表示不开通的开关，图5、图6和图7中的浅色部分也是如此)，构成一条回路，从上母线中第一电容到第一开关S1，到第一继电器T1，经第一电阻R1回到第一电容的另一端，此时第一电阻R1上形成电压vR1，为一个直流电压。因此，可以监测第一电阻R1上是否有较大的直流电压来监测T1是否黏连。
同时，第一电阻R1上的电流iR1是一个直流电流，也可以监测第一电阻R1上是否有较大的直流电流来监测T1是否黏连。
这里需要说明的是，导通第一开关S1只是为了在回路里面加入一个直流电压Vdc1，所以这只是其中一种实现方案，可以有多种变形，比如导通第二开关S2在回路里面加入一个直流电压Vdc2也可以达到检测的目的，只是此时检测出来的电压和电流值会有所变化。
当第二继电器T2发生了黏连，如图5，这时开通开关器件S3，构成回路，从上母线中的第一电容到第三开关S3，再到第二继电器T2，经第二电阻R2回到母线中点(即第一电容另一端)，此时可以检测到第二电阻R2上的电压vR2，为直流电压。因此，可以监测第二电阻R2上是否有较大的直流电压来监测T2是否黏连。
同时，第二电阻R2上也会产生电流iR2，为直流电流，可以监测第二电阻R2上是否有较大的直流电流来监测T2是否黏连。
这里需要说明的是，导通第三开关S3只是为了在回路里面加入一个直流电压Vdc1，所以这只是其中一种实现方案，可以有多种变形，比如导通第四开关S4在回路里面加入一个直流电压Vdc2，以此类推。
当第三继电器T3发生了黏连，如图6，这时在交流侧直接构成一条回路，从交流侧电网到第三继电器T3，到第一电阻R1，经第四电阻R4回到电网，这样在第一电阻R1上产生一个电压vR1，为交流电压。因此，可以监测第一电阻R1上是否有较大的交流电压来监测T3是否黏连。一般设定第三电阻R3和第四电阻R4远大于第一电阻R1、第二电阻R2，电压vR1的近似表达如下：
同时，在第一电阻R1上会产生一个电流iR1，为交流电流，可以监测第一电阻R1上是否有较大的交流电流来监测T3是否黏连。
当第四继电器T4发生了黏连，如图7，这时在交流侧直接构成一条回路，从交流侧电网到第四继电器T4，到第二电阻R2，经第三电阻R3回到电网，这样在第二电阻R2上产生一个电压vR2，为交流电压。因此，可以监测第二电阻R2上是否有较大的交流电压来监测T4是否黏连。电压vR2的近似表达如下：
同时，在第二电阻R2上会产生一个电流iR2，为交流电流，可以监测第二电阻R2上是否有较大的交流电流来监测T4是否黏连。
在本实用新型的一种实施例中，所述直流母线上设置有一个电容。两个所述电阻组内的所有所述电阻的另一端均与所述电容的一端相连。
具体地，如图1所示，电容组可以包含一个电容，也可以包含两个或者多个电容，并且电阻组中的多个电阻的另一端直接与电容组的一端相连，不连接在电容组的中间点。这样当第一继电器T1或第二继电器T2发生黏连故障的时候，电路中的母线电压值相同。此时构成的电路回路的工作原理是跟上述工作原理基本类似，比如第一开关S1导通时，原来是将Vdc1接入电路中，现在是将Vdc1和Vdc2之和接入到电路中。
在本实用新型的一种实施例中，所述基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路还包括分压电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的另一端均连接至第一节点，所述第一节点与所述分压电阻的一端相连，所述分压电阻的另一端与所述直流母线相连。
具体地，如图2所示，所述分压电阻为第五电阻R5，第五电阻R5的一端与第一电阻R1和第二电阻R2相连，第五电阻R5的另一端与电容组相连。由于将交流侧电网电压或者直流侧光伏***输出转换电压引入到检测电路中，这两个电压值一般都比较大，为了减小测量仪表的量程，此时可以增加第五电阻R5，从而使得第一电阻R1或者第二电阻R2上的电压或者电流的减小，达到使用小量程的测量仪表也能够达到检测继电器故障的目的。
在本实用新型的一种实施例中，所述基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路还包括两个电感和交流侧电容，两个所述电感与两个所述继电器组一一对应，所述电感的一端与对应的所述继电器组的一端相连，所述电感的另一端与所述继电器组对应的所述开关组中的两个开关之间的一点相连。所述所述交流侧电容一端连接至一个电感与其对应的所述继电器组之间，另一端连接至另一个电感与其对应的所述继电器组之间。
具体地，如图1所示，第一继电器T1的另一端与电感Lg1的一端相连，电感Lg1的另一端连接在第一开关S1和第二开关S2之间，第二继电器T2的另一端与电感Lg2的一端相连，电感Lg2的另一端连接在第三开关S3和第四开关S4之间，当每个开关组中包括两个以上开关的时候，只要保证节点两侧均至少有一个开关即可。另外，电感Lg1靠近交流侧的一端与电感Lg2靠近交流侧的一端之间连接有一个交流侧电容Cg。所述电感Lg1和电感Lg2用于滤波，所述电容Cg用于稳压和滤波。
虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，其特征在于，包括：
逆变器中的直流母线、所述逆变器中的两个开关组、两个继电器组和两个电阻组；
所述直流母线的两端和两个所述开关组的两端分别用于与直流侧的两端相连；每个所述开关组包括两个开关，每个所述开关组内的两个所述开关依次相连；每个所述继电器组包括两个继电器，每个所述继电器组内的所述继电器依次相连；两个所述开关组与两个所述继电器组一一对应，每个所述继电器组的一端连接于对应的所述开关组中的两个所述开关之间，两个所述继电器组的另一端分别用于与交流侧的两端相连；
一个所述电阻组包括第一电阻和第二电阻，另一个所述电阻组包括第三电阻和第四电阻；所述第一电阻和所述第二电阻与两个所述继电器组一一对应，所述第一电阻的一端连接于对应的所述继电器组中两个所述继电器之间，所述第二电阻的一端连接于对应的所述继电器组中两个所述继电器之间；所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端分别用于与交流侧的两端相连；两个所述电阻组内的所有电阻的另一端均与所述直流母线相连。
2.根据权利要求1所述的基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，其特征在于，还包括电压检测单元，所述第一电阻和所述第二电阻均分别与所述电压检测单元并联。
3.根据权利要求1所述的基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，其特征在于，还包括电流检测单元，所述第一电阻和所述第二电阻均分别与所述电流检测单元串联。
4.根据权利要求1所述的基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，其特征在于，所述直流母线上设置有多个电容，多个所述电容依次相连。
5.根据权利要求4所述的基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，其特征在于，两个所述电阻组内的所有所述电阻的另一端均与所述直流母线上任意两个所述电容之间的一点相连。
6.根据权利要求1所述的基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，其特征在于，所述直流母线上设置有一个电容。
7.根据权利要求6所述的基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，其特征在于，两个所述电阻组内的所有所述电阻的另一端均与所述电容的一端相连。
8.根据权利要求1-7任一所述的基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，其特征在于，还包括分压电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的另一端均连接至第一节点，所述第一节点与所述分压电阻的一端相连，所述分压电阻的另一端与所述直流母线相连。
9.根据权利要求1所述的基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，其特征在于，还包括两个电感，两个所述电感与两个所述继电器组一一对应，所述电感的一端与对应的所述继电器组的一端相连，所述电感的另一端与所述继电器组对应的所述开关组中的两个开关之间的一点相连。
10.根据权利要求9所述的基于电阻网络的继电器黏连故障检测电路，其特征在于，还包括交流侧电容，所述交流侧电容一端连接至一个电感与其对应的所述继电器组之间，另一端连接至另一个电感与其对应的所述继电器组之间。
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