[发明专利]一种光伏逆变器直流侧故障检测与成因定位方法

权利要求书

1.一种光伏逆变器直流侧故障检测与成因定位方法，本故障检测与成因定位方法所涉及的电路拓扑结构包括前级光伏组件PV、直流电容C₀、三相逆变桥和LCL滤波器，其中，直流电容C₀与光伏组件PV并联，三相逆变桥的三相桥臂与直流电容C₀并联；所述LCL滤波器包括三相滤波电感L₁、三相滤波电感L₂和三相滤波电容C_f，三相滤波电感L₁的一端与三相逆变桥的输出端相连接，另一端与三相滤波电感L₂相连接，三相滤波电容C_f并联接入三相滤波电感L₁和三相滤波电感L₂之间，三相滤波电感L₂接入额定频率为50Hz的电网，将三相滤波电感L₂和电网的接点定义为并网点；

本故障检测与成因定位方法包括对光伏逆变器直流侧故障发生前后电压和电流的采样，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，参数的设定和采样

设定采样信号时间跨度T、采样间隔时间t，采样频率f＝1/t，采样次数N＝T/t，N为正整数；设定光伏逆变器直流侧电压参考值U_dcref、光伏逆变器直流侧过压预警值U_max、光伏逆变器直流侧欠压预警值U_min、光伏逆变器的额定功率P₀、光伏逆变器的输出效率η；

对光伏逆变器直流侧电压、直流侧电流、并网点三相相电压、并网点三相线电流进行N次采样，得到以下数据：

N个光伏逆变器直流侧电压采样信号，将第i次采样得到的光伏逆变器直流侧电压采样信号记为直流侧电压U_dci；N个光伏逆变器直流侧电流采样信号，将第i次采样得到的光伏逆变器直流侧电流采样信号记为直流侧电流I_dci；N个并网点三相相电压采样信号，将第i次采样得到的并网点三相相电压采样信号记为并网点三相相电压U_ai，U_bi，U_ci；N个并网点三相线电流采样信号，将第i次采样得到的并网点三相线电流采样信号记为并网点三相线电流I_ai，I_bi，I_ci；i＝1，2，3...N；

步骤2，前后级瞬时功率差ΔP_i计算

前后级瞬时功率差ΔP_i的计算式如下：

其中，P_PVi为光伏电池板的瞬时功率，P_PVi＝U_dciI_dci，P_ei为交流侧输出的瞬时有功功率P_ei，P_ei＝U_aiI_ai+U_biI_bi+U_ciI_ci，C为直流电容C₀的电容值；

步骤3，直流侧故障检测

将步骤1采样得到的N个直流侧电压U_dc1，U_dc2……U_dcN依次与光伏逆变器直流侧过压预警值U_max、光伏逆变器直流侧欠压预警值U_min值相比较，并进行如下判断：

若出现直流侧电压U_dci大于光伏逆变器直流侧过压预警值U_max，认定光伏逆变器发生直流过压故障，并进入步骤4；

若出现直流侧电压U_dci小于光伏逆变器直流侧欠压预警值U_min，认定光伏逆变器发生直流欠压故障，并进入步骤5；

步骤4，对直流过压故障进行故障成因的定位

步骤4.1，计算直流过压故障瞬时功率差阈值Min，表达式如下：

若ΔP_i＜Min，直流过压故障成因定位为采样值错误；

ΔP_i≥Min，进入步骤4.2；

步骤4.2，以0.02s为一个周期，依次对并网点A相线电流I_ai进行快速傅里叶变换，得到每个周期的基波有效值Q_a1和总有效值Q_a，再计算得到每个周期的A相总谐波畸变率THD_a；以0.02s为一个周期，依次对并网点B相线电流I_bi进行快速傅里叶变换，得到每个周期的基波有效值Q_b1和总有效值Q_b，再计算得到每个周期的B相总谐波畸变率THD_b；以0.02s为一个周期，依次对并网点C相线电流I_ci进行快速傅里叶变换，得到每个周期的基波有效值Q_c1和总有效值Q_c，再计算得到每个周期的C相总谐波畸变率THD_c；三相的总谐波畸变率的表达式分别如下：

若THD_a，THD_b，THD_c均小于并网指标5％，直流过压故障成因定位为前级组件过压；否则，直流过压故障成因定位为交流过压；

步骤5，对直流欠压故障进行故障成因的定位

计算直流欠压故障瞬时功率差阈值Max，表达式如下：

若ΔP_i＞Max，直流欠压故障成因定位为采样值错误；

若ΔP_i≤Max且I_dci＜0，直流欠压故障成因定位为直流短路；

若ΔP_i≤Max且I_dci≥0，人工定位故障成因。