[发明专利]一种换相失败提前检测和预防方法、装置

权利要求书

1.一种换相失败提前检测和预防方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：在交直流混联电网中，交流系统发生故障，利用三点法对故障后的交流侧母线的线电压进行拟合，得到故障后该线电压的表达式：

假设故障后该线电压仍为工频正弦波，未知参数包括幅值A和初相位交流系统角速度已知为ω₀，设故障后该线电压的表达式为：

通过DSP对故障后该线电压的两个采样点快速采样，采样频率为20kHz，该两个采样点分别为(t₁，u₁)和(t₂，u₂)，则有：

为表达更简略，构造矩阵：

进一步表达为：U＝ΦK；

求出系数矩阵K为：K＝Φ^-1U；

通过该系数矩阵K，进一步求得故障后该线电压的表达式的幅值A及初相位

由此即可确定故障后该线电压的表达式；

步骤2：求取换相需求面积S_need和供应最小换相面积S_min；

根据换相面积理论，S_need和S_min是决定换相过程成功与否关键的两个换相面积指标，换相失败的判据为：当S_minS_need时，逆变器不会发生换相失败；当S_minS_need时，逆变器会发生换相失败；

将S_need定义为：S_need＝2X_CI_d(ω₀t₀)，由故障后的采样时刻t₀对应的直流电流值I_d(ω₀t₀)计算得到，X_C为逆变侧等值换相电抗；

S_min由步骤1中拟合后得到的故障后该线电压的表达式计算得到，其中，u_Lmin为故障后该线电压，U_Lmin为故障后该线电压的峰值，即步骤1中求得的该幅值A，为故障后该线电压的初相位，即步骤1中求得的该初相位

换相起始时间t₁为：其中α_i为换相延迟触发角；

故障前正常运行时该线电压为：其中U_L0为故障前正常运行时该线电压的峰值，为故障前正常运行时该线电压的初相位；将采样时刻t₀代入上述u_L的表达式，可解得

换相终止时间t₂为：其中γ_min为最小关断角，为线电压换相偏移角，

求得换相起始时间t₁和换相终止时间t₂后，即可求得S_min；通过比较S_need和S_min的大小，实现在故障后提前检测到换相失败的发生；

步骤3：根据S_need和S_min，计算最大换相延迟触发角α_imax，根据α_imax提前触发换相过程：

该最大换相延迟触发角α_imax的量化是在故障后发生临界换相失败的条件下，计算得出的在该故障情况下该换相延迟触发角α_i的角度；

定义S_need＝S_min为该发生临界换相失败的条件，取γ_min＝7°，可得：

求得α_imax为：

在α_imax的基础上减去裕度Δα，得到提供给逆变侧控制系统的实际触发角度α_act：α_act＝α_imax-Δα，保证在现有故障条件下S_minS_need，预防换相失败的发生。