一种逆变器交流电流传感器故障判断与控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种逆变器交流电流传感器故障判断与控制方法及系统，属于逆变器故障检测与控制领域。主要方法过程为：首先设定虚拟阻抗，然后根据虚拟阻抗、采集的交流电压及上一时刻控制单元输出的调制电压，同时结合实际阻抗进行电流重构；随后根据采集的交流电流及重构电流计算获取残差电流的绝对值与有效值进行故障逻辑判断，进行交流电流控制反馈信号切换或输出控制停机信号；若不停机则计算阻抗电压以及控制单元输出控制电压信号，两者作差生成调制电压信号对逆变器系统进行控制。本发明专利技术的电流重构方法无须准确获取电感等效电阻，可在交流电流传感器发生故障时有效降低对电网或负载的电流冲击，实现无缝平滑保护，算法设计巧妙且实用性极强。计巧妙且实用性极强。计巧妙且实用性极强。

【技术实现步骤摘要】
一种逆变器交流电流传感器故障判断与控制方法及系统


[0001]本专利技术属于逆变器故障检测与控制领域，尤其涉及一种逆变器交流电流传感器故障判断与控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着全球电力需求的不断增长及新能源技术的快速发展与大面积、高渗透率应用成为趋势，其中逆变器作为主要电力电子设备已广泛应用于电力领域，因此逆变器设备的安全、稳定运行对提高整个电力变换系统的可靠性具有重要的影响。逆变器中的传感器单元作为控制信息的输入为实现对整个系统的控制运行与监控起到了关键性作用，尤其交流侧电流传感器其不仅影响着交流电流及电压的波形质量，同时也起到了关键的硬件过流保护功能，当交流传感器在逆变器运行过程中突然失效时由于控制算法反馈量错误会导致电流波形的畸变甚至导致逆变器过流炸机。
[0003]传统方案采用状态观测器法、参数估计法以及人工智能方法进行故障信号的提取与诊断与判别传感器故障，存在算法复杂以及工程应用较难等问题，常用的状态观测器法通常需要基于逆变器模型进行设计，需要对模型的精度要求较高，而实际逆变器在运行过程中存在死区误差以及电感参数非线性变化等影响，使得观测到的交流电流存在较大误差，从而在某些工况下无法准确实现逆变器的控制与保护。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术第一方面提供了一种逆变器交流电流传感器故障判断与控制方法，包括以下步骤：
[0005]S1，设定虚拟阻抗Z
v
；
[0006]S2，获取通过电压采样电路采集的交流电压V
g
，同时获取上一时刻控制单元输出的调制电压U
pwm_last
；所述Z
v
、V
g
、U
pwm_last
结合实际阻抗Z
L
通过交流电流重构算法进行电流重构，获得重构电流I
ac_cal
；
[0007]S3，进行交流传感器故障判断并输出相应的控制信号；首先获取通过电流传感器采集的交流电流I
ac
并计算电流残差瞬时值，所述电流残差瞬时值等于重构电流I
ac_cal
与交流电流I
ac
的差值，从而获取残差电流的绝对值I
ac_dif
与有效值I
ac_dif_rms
；然后利用获取到的残差电流的绝对值I
ac_dif
与有效值I
ac_dif_rms
进行故障逻辑判断，根据判断结果进行交流电流控制反馈信号S
con
的切换，并进入S4；如果触发故障停机条件，则输出故障停机控制信号S
W
到控制单元，并控制停机；
[0008]S4，通过生成的交流电流控制反馈信号S
con
与设定的虚拟阻抗Z
v
计算阻抗电压U
v
，同时，控制单元根据获取的交流电流控制反馈信号S
con
生成相应的控制电压信号U
pwm
；
[0009]S5，所述控制电压信号U
pwm
与阻抗电压U
v
作差，即将阻抗电压降影响引入控制环路中进而获得逆变器的调制电压信号U
pwm_ref
，PWM生成与驱动电路根据所述U
pwm_ref
生成功率开关驱动PWM信号对逆变器系统进行控制。
[0010]优选的，所述S1中虚拟阻抗Z
v
的复域表达式为：
[0011]Z
v
＝L
v
s+R
v
[0012]其中L
v
为虚拟电感，R
v
为虚拟电阻，S为复频率；
[0013]所述S2中实际阻抗Z
L
的复域表达式为：
[0014]Z
L
＝Ls+R
L
[0015]其中，L为交流滤波电感，R
L
为电感L的等效电阻，S为复频率。
[0016]优选的，所述S2中交流电流重构算法公式为：
[0017][0018]其中虚拟阻抗Z
v
相对Z
v
+Z
L
占比越大重构精度越高，受到实际阻抗Z
L
影响越小。
[0019]优选的，所述S3进行故障逻辑判断的具体过程为：
[0020]如果I
ac_dif
超过上限阈值Thb则触发故障停机条件，输出故障停机控制信号S
W
到控制单元，并控制停机；如果不超过上限阈值Thb但超过下限阈值Tha，则进行交流电流控制反馈信号S
con
的切换，此时S
con
＝I
ac_cal
,如果I
ac_dif
小于下限阈值Tha则不触发交流电流控制反馈信号S
con
的切换，此时S
con
＝I
ac
；如果触发交流电流控制反馈信号S
con
切换后，系统在交流电流传感器故障期间运行时间超过t1时，则触发故障停机条件，输出故障停机控制信号S
W
到控制单元，并控制停机；如果运行时间不超过t1时，则进行电流残差有效值I
ac_dif_rms
判断，I
ac_dif_rms
小于上限阈值Thb且持续时间＞t2时，则控制交流电流控制反馈信号恢复为S
con
＝I
ac
。
[0021]优选的，所述S4中通过生成的交流电流控制反馈信号S
con
与设定的虚拟阻抗Z
v
计算阻抗电压U
v
，计算公式为：
[0022]Uv＝ZvScon
[0023]以上计算公式依据电路欧姆定律。
[0024]本专利技术第二方面提供了一种逆变器交流电流传感器故障判断与控制设备，所述设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述处理器和存储器相耦合；所述存储器中存储有计算机程序；所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时，使得设备实现如第一方面所述的逆变器交流电流传感器故障判断与控制方法。
[0025]本专利技术第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时，使得计算机执行如第一方面所述的逆变器交流电流传感器故障判断与控制方法。
[0026]本专利技术第四方面提供了一种逆变器交流电流传感器故障判断与控制系统，其特征在于：包括如第二方面所述的逆变器交流电流传感器故障判断与控制设备，同时还包括电流传感器、电压采样电路和PWM生成与驱动电路，逆变器通过交流滤波电感L与电网或负载连接。
[0027]本专利技术的有益效果：
[0028]1.本专利技术所提的交流电流重构方法无须准确获取电感的等效电阻，并且重构交流电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逆变器交流电流传感器故障判断与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，设定虚拟阻抗Z
v
；S2，获取通过电压采样电路采集的交流电压V
g
，同时获取上一时刻控制单元输出的调制电压U
pwm_last
；所述Z
v
、V
g
、U
pwm_last
结合实际阻抗Z
L
通过交流电流重构算法进行电流重构，获得重构电流I
ac_cal
；S3，进行交流传感器故障判断并输出相应的控制信号；首先获取通过电流传感器采集的交流电流I
ac
并计算电流残差瞬时值，所述电流残差瞬时值等于重构电流I
ac_cal
与交流电流I
ac
的差值，从而获取残差电流的绝对值I
ac_dif
与有效值I
ac_dif_rms
；然后利用获取到的残差电流的绝对值I
ac_dif
与有效值I
ac_dif_rms
进行故障逻辑判断，根据判断结果进行交流电流控制反馈信号S
con
的切换，并进入S4；如果触发故障停机条件，则输出故障停机控制信号S
W
到控制单元，并控制停机；S4，通过生成的交流电流控制反馈信号S
con
与设定的虚拟阻抗Z
v
计算阻抗电压U
v
，同时，控制单元根据获取交流电流控制反馈信号S
con
生成相应的控制电压信号U
pwm
；S5，所述控制电压信号U
pwm
与阻抗电压U
v
作差，即将阻抗电压降影响引入控制环路中进而获得逆变器的调制电压信号U
pwm_ref
，PWM生成与驱动电路根据所述U
pwm_ref
生成功率开关驱动PWM信号对逆变器系统进行控制。2.如权利要求1所述的一种逆变器交流电流传感器故障判断与控制方法，其特征在于：所述S1中虚拟阻抗Z
v
的复域表达式为：Z
v
＝L
v
s+R
v
其中L
v
为虚拟电感，R
v
为虚拟电阻，S为复频率；所述S2中实际阻抗Z
L
的复域表达式为：Z
L
＝Ls+R
L
其中，L为交流滤波电感，R
L
为电感L的等效电阻，S为复频率。3.如权利要求1所述的一种逆变器...

【专利技术属性】
技术研发人员：解文豪，台海钊，马德义，
申请(专利权)人：青岛攸能创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：