[发明专利]一种三相光伏逆变器缺相检测及容错控制方法

说明书

本发明公开了一种三相光伏逆变器缺相检测及容错控制方法，具体包括：对三相光伏逆变器进行拓扑改造；对三相光伏逆变器的运行状态进行检测，若为正常运行，则进行正常控制，若为异常运行，则进行故障相检测判断；故障相隔离及控制开关触发；进行相电流重构；PWM控制输出调整。本发明基于αβ坐标系下电流矢量变化规律实现缺相状态检测，基于相电流重构技术，使电流矢量轨迹保持圆形，实现光伏逆变器缺相状态仍能友好运行。

技术领域

本发明涉及三相光伏逆变器控制技术领域，具体为一种三相光伏逆变器缺相状态检测及容错运行控制方法。

背景技术

近年来，随着能源危机的加剧，以光伏、风力为代表的新能源发电得到了快速发展，新能源发电对缓解能源危机，优化现有能源结构，减轻环境污染起到了重要作用。光伏板利用太阳能进行发电，由于太阳能理论上是取之不尽、用之不竭的，因此应尽可能提高光伏板对太阳能的转化率，光伏最大功率跟踪技术正是基于此而发展而来。光伏发电实际运行过程中，难免会发生故障，诸如线路短路故障、断线故障、逆变器桥臂故障等，在这种情况下，传统方法通常是让光伏逆变器退出运行，待故障恢复后再重新投入运行，这就造成的故障期间光伏发电资源的极大浪费；另外，对于一些光伏发电占主要比例的弱电网，如偏远地区的供电等，如果光伏逆变器在故障时退出运行，将会产生非常大的功率扰动，严重时会造成电网失稳，大大降低了电网运行的可靠性。为了提高光伏利用率并保证供电可靠性，对于一些不是非常严重的故障，如单相短路、断线及逆变器单桥臂故障等，可以通过实时检测故障状态，切换控制算法，使逆变器处于容错运行状态，继续向电网或负载输送功率。由于单相短路故障后，可以通过断路器跳开该相，逆变器桥臂同理，因此故障类型都可以归结为断线故障(缺相)。在缺相运行状态下，由于三相电流不对称，会对电网三相负载产生影响，如造成电动机转矩脉动等。通过相电流重构技术，使三相电流矢量轨迹保持圆形，可以有效降低转矩脉动等冲击。

发明内容

本发明提供一种三相光伏逆变器缺相状态检测及容错运行控制方法。基于αβ坐标系下电流矢量变化规律实现缺相状态检测，基于相电流重构技术，使电流矢量轨迹保持圆形，实现光伏逆变器缺相状态仍能友好运行。

本发明具体为一种三相光伏逆变器缺相检测及容错控制方法，所述三相光伏逆变器缺相检测及容错控制方法具体包括如下步骤：

步骤(1)、对三相光伏逆变器进行拓扑改造；

步骤(2)、对三相光伏逆变器的运行状态进行检测，若为正常运行，则进行正常控制，若为异常运行，则进入步骤(3)；

步骤(3)、进行故障相检测判断；

步骤(4)、故障相隔离及控制开关触发；

步骤(5)、进行相电流重构；

步骤(6)、PWM控制输出调整。

进一步的，所述步骤(1)中的对三相光伏逆变器进行拓扑改造具体为：

对于三相三线制的光伏逆变器，为了使得光伏逆变器在缺相状态下，剩余两相能正常的解耦运行，加装带控制开关的中性线，通过触发控制开关导通，使交流中性点与逆变器直流中性点相连，实现相电流解耦运行；正常状态下，控制开关关闭，光伏逆变器运行在三相三线制下；对于三相四线制的光伏逆变器，不需要额外改造。

进一步的，所述步骤(3)中进行故障相检测判断具体为：

正常运行时电流矢量轨迹为标准的圆形，并且其半径与负载有关；当光伏逆变器线路发生开路故障时，电流矢量轨迹就会变成半圆形，其形状由开路故障相决定，通过判断电流矢量轨迹的斜率即可实现故障诊断；

光伏逆变器三相电流满足i_a+i_b+i_c＝0，将三相电流在控制系统中进行3/2坐标变换，变换到两相αβ静止坐标系中，得到电流的空间矢量，变换公式如下：