[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

说明书

本发明公开了一种光伏逆变器直流侧故障检测与成因定位方法，属于光伏逆变器的故障诊断领域。该方法包括采样光伏逆变器故障前后的电压电流信号；通过对直流电压进行阈值判断，检测直流侧发生过压故障或欠压故障；在过压故障下进行前后级瞬时功率差检测与总谐波畸变率判断，同理在欠压故障下进行前后级瞬时功率差检测和直流电流方向的判断，输出对应的故障成因结果。本方法可以准确判断光伏逆变器直流侧故障的故障类型和成因，具有实现简单、经济快捷等优点；由于不需添加外部传感器且其数据冗余量大，易于推广到实际工程中。

技术领域

本发明涉及光伏逆变器的故障诊断领域，特别涉及一种光伏逆变器直流侧故障检测与成因定位方法。

背景技术

随着世界经济不断发展，工业对能源的需求量不断增强，传统的化石燃料已不能满足需求。太阳能发电作为优质绿色能源之一，具有经济环保等特点。而光伏逆变器作为光伏发电系统的关键设备，在工作过程中始终承受较高的电磁应力和热应力，同时外部扰动的影响也会增加光伏逆变器故障率。在故障发生后，如果不能及时诊断出故障位置和故障原因，将导致故障持续存在进而诱发连锁效应，最终对人员健康和产品经济效益带来不良影响，因此对光伏逆变器故障检测和成因的精准定位具有重要意义。

光伏逆变器内部直流电容是前后级功率交汇的重要器件，其两端电压也是衡量系统能否正常运行的重要指标。当逆变器其他位置发生故障时，会引发连锁反应，造成直流故障。同时，因为光伏逆变器结构复杂、不同厂家产品参数不同、故障之间相互耦合等特点，造成其直流故障成因的不唯一，故障解耦难度大。

目前多数的逆变器故障诊断研究针对功率器件的故障诊断而开展，而对其他故障的研究较少。但在实际工程中，逆变器的其他故障往往发生的频率也较高且容易与其他故障伴随发生，例如直流过压/欠压故障、接地故障等，亟需突破其故障机理及故障诊断技术。

文献“三相电压型逆变器智能化故障诊断方法综述”，马铭遥，凌峰，孙雅蓉，李飞，张兴，《中国电机工程学报》，2020年第40卷第23期7683-7699页，给出了针对光伏逆变器故障检测与成因定位的详细方法，基本思路都是提取相应的故障特征识别开关管故障类型和定位故障位置。但检测范围仅限于功率器件，不适用于直流侧的故障成因定位判断。

文献“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光伏逆变器直流电压扩展”，《IEEE电力电子新兴与精选期刊》，2015年第3卷第4期1193～1204页)详细分析光伏逆变器在直流电压控制下的建模过程，并得出结论，在弱网条件下直流电压的会影响系统的稳定性，从而造成直流侧故障。但此种直流故障现象仅为特殊工况下存在，不具有普遍性，同时本文也没有故障成因定位过程。