[發明專利]一種光伏逆變器直流側故障檢測與成因定位方法

有效

• 申請號: 202110463906.7
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113203903B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 馬銘遙;熊鵬博;王涵宇;孟雪松;李飛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了一種光伏逆變器直流側故障檢測與成因定位方法，屬于光伏逆變器的故障診斷領域。該方法包括采樣光伏逆變器故障前后的電壓電流信號；通過對直流電壓進行閾值判斷，檢測直流側發生過壓故障或欠壓故障；在過壓故障下進行前后級瞬時功率差檢測與總諧波畸變率判斷，同理在欠壓故障下進行前后級瞬時功率差檢測和直流電流方向的判斷，輸出對應的故障成因結果。本方法可以準確判斷光伏逆變器直流側故障的故障類型和成因，具有實現簡單、經濟快捷等優點；由于不需添加外部傳感器且其數據冗余量大，易于推廣到實際工程中。

技術領域

本發明涉及光伏逆變器的故障診斷領域，特別涉及一種光伏逆變器直流側故障檢測與成因定位方法。

背景技術

隨著世界經濟不斷發展，工業對能源的需求量不斷增強，傳統的化石燃料已不能滿足需求。太陽能發電作為優質綠色能源之一，具有經濟環保等特點。而光伏逆變器作為光伏發電系統的關鍵設備，在工作過程中始終承受較高的電磁應力和熱應力，同時外部擾動的影響也會增加光伏逆變器故障率。在故障發生后，如果不能及時診斷出故障位置和故障原因，將導致故障持續存在進而誘發連鎖效應，最終對人員健康和產品經濟效益帶來不良影響，因此對光伏逆變器故障檢測和成因的精準定位具有重要意義。

光伏逆變器內部直流電容是前后級功率交匯的重要器件，其兩端電壓也是衡量系統能否正常運行的重要指標。當逆變器其他位置發生故障時，會引發連鎖反應，造成直流故障。同時，因為光伏逆變器結構復雜、不同廠家產品參數不同、故障之間相互耦合等特點，造成其直流故障成因的不唯一，故障解耦難度大。

目前多數的逆變器故障診斷研究針對功率器件的故障診斷而開展，而對其他故障的研究較少。但在實際工程中，逆變器的其他故障往往發生的頻率也較高且容易與其他故障伴隨發生，例如直流過壓/欠壓故障、接地故障等，亟需突破其故障機理及故障診斷技術。

文獻“三相電壓型逆變器智能化故障診斷方法綜述”，馬銘遙，凌峰，孫雅蓉，李飛，張興，《中國電機工程學報》，2020年第40卷第23期7683-7699頁，給出了針對光伏逆變器故障檢測與成因定位的詳細方法，基本思路都是提取相應的故障特征識別開關管故障類型和定位故障位置。但檢測范圍僅限于功率器件，不適用于直流側的故障成因定位判斷。

文獻“Modeling of VSC Connected to Weak Grid for Stability Analysis ofDC-Link Voltage Control”，Yunhui Huang，Student Member，IEEE，Xiaoming Yuan，Senior Member，IEEE，Jiabing Hu，Senior Member，IEEE，and Pian Zhou，StudentMember，IEEE，《IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in PowerElectronics》，2015，3(4)：1193-1204.(“1500V光伏逆變器直流電壓擴展”，《IEEE電力電子新興與精選期刊》，2015年第3卷第4期1193～1204頁)詳細分析光伏逆變器在直流電壓控制下的建模過程，并得出結論，在弱網條件下直流電壓的會影響系統的穩定性，從而造成直流側故障。但此種直流故障現象僅為特殊工況下存在，不具有普遍性，同時本文也沒有故障成因定位過程。