本发明专利技术属于可再生能源的分布式发电系统领域，涉及一种分布式发电系统中的逆变器保护方法，其特征在于，该保护方法除了包括直流侧的过流保护、过压保护、欠压保护和过热保护以及交流侧的短路保护和防孤岛保护之外，还增加了直流侧的基波过流保护和二次谐波过流保护，保护方式如下：采集直流侧的直流电流数据，对其经过傅里叶变换处理后得到基波分量和二次谐波分量；设定基波和二次谐波的过流保护判据，当满足各自判据时，基波过流或二次谐波过流保护装置动作。本发明专利技术提出的方案原理清晰，充分利用逆变器的故障特点，能快速、灵敏、可靠地反映逆变器内部的功率管短路、断路故障以及交流侧的短路故障。
Inverter protection method in distributed generation system
The invention belongs to the field of distributed power generation system of renewable energy, relates to inverter protection method in distributed generation system, which is characterized in that the protection method in addition to short-circuit protection and anti islanding protection and overcurrent protection, including DC side overvoltage protection, undervoltage protection and overheating protection and AC side, also increased the fundamental DC side overcurrent protection and two harmonic overcurrent protection and protection methods are as follows: direct current data acquisition of the DC side, by the Fourier transform is obtained after the treatment of the fundamental component and the two harmonic component; overcurrent protection criterion set the fundamental and two harmonic, when meet their criteria, fundamental flow or the two harmonic overcurrent protection device. The scheme of the invention is clear in principle and fully utilizes the fault characteristics of the inverter, and can quickly, sensitively and reliably reflect the short-circuit of the power tube, the fault of the circuit breaker and the short circuit fault on the AC side.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可再生能源的分布式发电系统领域，特别涉及太阳能、风能等分布式发电系统中的逆变器继电保护方案。
技术介绍
随着传统化石能源的逐渐枯竭，新能源如太阳能、风能和潮汐能等绿色分布式发电系统越来越多地得到应用。因此，研究由新能源与常规电力系统构成的分布式并网发电系统具有重要的实际意义。分布式发电系统中，电压型逆变器是整个系统最核心、最重要的设备。同时，由于逆变器中功率开关管的脆弱性和控制的复杂性，使得逆变器成为系统中最容易发生故障的薄弱环节，其可靠性问题一直存在。因此，对逆变器进行故障分析，进行保护方法的研究，有利于提高并网系统的稳定性和设备的使用寿命，具有重要的理论意义和经济价值。现有的逆变器保护主要有过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护以及输出交流侧的短路保护和防孤岛保护。这些保护的原理较简单，没有充分利用逆变器的故障特点。 目前，对逆变器的保护进行研究的文献报道也较少。文献采用在直流侧装设电流传感器，通过直流侧电流与阈值比较实现逆变器短路故障的保护，其实质就是过流保护。文献 利用电流矢量轨迹和电流瞬时频率分析法对逆变器管子的断路故障进行了特征分析。 文献分别提出了对逆变器单管短路和断路的判断方法，但都没有在实际中得到应用。由上分析可见，目前逆变器的保护还不完善，有必要通过对其故障特点的分析，专利技术新原理的保护方案，在逆变器内部功率管发生短路或者断路故障以及交流侧发生短路时能快速、可靠地断幵逆变器的联接幵关，以确保与分布式电源并网的常规电力系统的安全运行。参考文献Zhou Dejia, Zhao Zhengming, Eltawil, Μ. et al. Design and control of a three-phase grid-connected photovoltaic system withdeveloped maximum power pomt tracking// 2008 23rd Annual IEEE Applied Power Electronics Conference andExposition，APEC. Austin，TX, United states，2008，973—979.Blaabjerg，F. Teodorescu, R. Liserre, M et al. Overview of Control and Grid Synchronization for Distributed Power GenerationSystems. Industrial Electronics， IEEE Transactions on，2006，53(5) :1398-1409.武小梅，徐新，聂一雄基于开关函数的三相电压源型逆变器的新型仿真模型 .电力系统保护与控制，2009，37 (11) :74-77.张兰红，胡育文，黄文新.三相变频驱动系统中逆变器的故障诊断与容错技术 .电工技术学报，2004，19 (12) 1-10Blaabjerg F, Pedersen J K, Jaeger U, et al. Single current sensortechnique in the DC link of three-phase PWM-VS inverters :areview and a novel solution. IEEE Transactions on Industry Applications,1997,33(5) :1241-1253Peuget R, Courtine S, Rognon J P. Fault detection and isolation on a PffM inverter by knowledge-basedModel. IEEE Transactions on Industry Applications,1998,34(6) :1318-1326.Mendes A M S, Marques Cardoso A J. Voltage source inverter fault diagnosis in variable speed AC drives, by tne averagecurrent Park' s vector approach. IEEE International Electric Machines and Drives Conference,1999 704-706杨忠林，吴正国，李辉.基于直流侧电流检测的逆变器开路故障诊断方法. 中国电机工程学报，2008，观07) :18-22.崔博文，任章.基于傅里叶变换和神经网络的逆变器故障检测与诊断.电工技术学报，2006，21 (7) :37-43.安群涛，孙力，赵克，等基于开关函数模型的逆变器开路故障诊断方法. 中国电机工程学报，2010，30 (6) 1-6.
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种适用于。本专利技术提出的方案原理清晰，充分利用逆变器的故障特点，能快速、灵敏、 可靠地反映逆变器内部的功率管短路、断路故障以及交流侧的短路故障。本专利技术的技术方案如下一种，该保护方法除了包括直流侧的过流保护、过压保护、欠压保护和过热保护以及交流侧的短路保护和防孤岛保护之外，还增加了直流侧的基波过流保护和二次谐波过流保护，保护方式如下采集直流侧的直流电流数据，对其经过傅里叶变换处理后得到基波分量和二次谐波分量；设定基波和二次谐波的过流保护判据分别为=I1彡I—和I2彡I。p.2，其中，1和I。p」(i = 1,2)分别为基波或二次谐波的电流幅值和保护整定值。当满足各自判据时，基波过流或二次谐波过流保护装置动作。本专利技术的，I。p.i(i = 1,2)均可取逆变器正常运行时直流工作电流的5%。本专利技术的有益效果如下1、本专利技术提出在现有逆变器保护的基础上，增加基波过流保护和二次谐波过流保护的方案，充分利用了逆变器内部故障的特点，原理清晰，动作灵敏可靠；2、增加基波过流保护和二次谐波过流保护无需添加新的硬件即可实现，现有技术对基波和二次谐波的计算快速精确；3、利用基波过流保护和二次谐波过流保护能有效地区分出逆变器的故障类型，为逆变器的智能故障诊断系统的实现奠定了基础。附图说明图1光伏并网系统拓扑结构。图2逆变器单管断路时的直流侧电流波形。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术所依据的保护原理进行分析，对本专利技术的技术方案进一步说明。对于附图1给出的逆变器，本专利技术采用开关函数的方法，S卩利用式(1)对其可能发生的各种故障进行分析idc = iaSa+ibSb+icSc (1)其中，idc为直流侧的电流；ia、ib、i。为逆变器交流侧的故障电流；Sajb、S。为开关函数。分析结果表明当逆变器内部功率开关元件发生短路时，直流侧电流显著增大；当逆变器内部功率开关元件发生断路时，直流侧出现的电流成分列在表1中；当逆变器交流侧发生不对称短路时，该侧的故障稳态基波电流通过式(1)可以变换到逆变器的直流侧，其电流成分如表1所示。表1逆变器不同故障对应的直流侧谐波分量权利要求1.一种，其特征在于，该保护方法除了包括直流侧的过流保护、过压保护、欠压保护和过热保护以及交流侧的短路保本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种分布式发电系统中的逆变器保护方法，其特征在于，该保护方法除了包括直流侧的过流保护、过压保护、欠压保护和过热保护以及交流侧的短路保护和防孤岛保护之外，还增加了直流侧的基波过流保护和二次谐波过流保护，保护方式如下：采集直流侧的直流电流数据，对其经过傅里叶变换处理后得到基波分量和二次谐波分量；设定基波和二次谐波的过流保护判据分别为：Ｉ１≥Ｉｏｐ．１和Ｉ２≥Ｉｏｐ．２，其中，Ｉｉ和Ｉｏｐ．ｉ（ｉ＝１，２）分别为基波或二次谐波的电流幅值和保护整定值，当满足各自判据时，基波过流或二次谐波过流保护装置动作。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张艳霞，赵杰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。