分布式電源并網(wǎng)逆變器及電容的在線測試系統(tǒng)的工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式電源并網(wǎng)逆變器及電容的在 線測試系統(tǒng)的工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著原來越多的分布式發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)，各國電網(wǎng)公司都對分布式發(fā)電系統(tǒng)提 出了新的嚴(yán)格要求，即要求在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時分布式發(fā)電系統(tǒng)可以繼續(xù)并網(wǎng)運行并發(fā)出有 功或無功來支持電網(wǎng)。因此分布式發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)之前都要進(jìn)行電網(wǎng)適應(yīng)能力的測試，然 而由于電網(wǎng)的目標(biāo)是提供標(biāo)準(zhǔn)的三相正弦電壓，各種形式的電網(wǎng)故障并不常見。因此在對 分布式發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行測試時，僅通過電網(wǎng)很難復(fù)現(xiàn)出故障情況，需要專門的設(shè)備或儀器來 模擬上述故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種分布式電源并網(wǎng)逆變器及電容的在線測試系統(tǒng)的工作 方法，其解決了對H橋逆變器進(jìn)行在線檢測的技術(shù)問題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種分布式電源并網(wǎng)逆變器及電容的在線 測試系統(tǒng)的工作方法，其中，所述在線測試系統(tǒng)包括：H橋逆變器，該H橋逆變器由一控 制單元控制；所述在線測試系統(tǒng)的工作方法包括：所述控制單元建立所述H橋逆變器的輸 入、輸出電壓數(shù)據(jù)庫，通過采集所述H橋逆變器的輸入、輸出電壓與數(shù)據(jù)庫中的該H橋逆變 器輸入、輸出電壓相比較，以判斷H電橋逆變器是否損壞。
[0005]進(jìn)一步，所述在線測試系統(tǒng)還包括：用于進(jìn)行電容在線檢測的電容測試單元，所述 電容測試單元的工作方法包括如下步驟： 步驟一：采集被測電容兩端的電壓向量，并將該電壓向量分解出基波電壓叫⑷和n次 諧波電壓分量％(〇，即，所述被測電容兩端的疊加電壓，即⑴+S⑷，計算該 疊加電壓的有效值U，基波電壓的有效值U。。
[0006]步驟二：建立電容聲壓級數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫中包括：各類型電容在僅有各基波的 有效值所分別對應(yīng)的電容聲壓級。
[0007]預(yù)設(shè)被測電容類型、額定電容量C。，根據(jù)被測電容類型及當(dāng)前基波電壓的有效值U。從所述電容聲壓級數(shù)據(jù)庫獲得相應(yīng)電容聲壓級_0。
[0008] 采集被測電容產(chǎn)生的聲音信號，以獲得相應(yīng)電容聲壓級、:，通過公式
，計算出被測電容的實際電容量Cx。
[0009]步驟三：根據(jù)被測電容的實際電容量Cx和疊加電壓的有效值U建立電容量預(yù) 估公式，即;其中，C為被測電容損壞時的極限電容值，t為電容損壞預(yù)期時 間，k為單位時間內(nèi)被測電容在當(dāng)前基波電壓的有效值U。下對應(yīng)的電容量變化系數(shù)，即， ，其中，Cxl和Cx2為單位時間內(nèi)被測電容的電容量初值和終值。
[0010] 設(shè)定所述極限電容值C，通過所述電容量預(yù)估公式推導(dǎo)出電容損壞預(yù)期時間t的 計算公式，即,以計算出被測電容發(fā)生損壞的預(yù)期時間。ku
[0011] 進(jìn)一步，所述疊加電壓的有效值U通過基波電壓％⑷和n次諧波電壓分量^⑷的 有效值平方和的平方根值獲得。
[0012] 進(jìn)一步，所述n次諧波電壓分量\⑴中n取5。
[0013] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：（1)本發(fā)明通過所述控制單 元建立所述H橋逆變器的輸入、輸出電壓數(shù)據(jù)庫，通過采集所述H橋逆變器的輸入、輸出電 壓與數(shù)據(jù)庫中的該H橋逆變器輸入、輸出電壓相比較，以判斷H電橋逆變器是否損壞，該方 法具有實時簡單，可靠性好的優(yōu)點；（2)本發(fā)明把超聲波傳感器和高頻電流傳感器結(jié)合起 來，實現(xiàn)了無需關(guān)閉電源的在線檢測；（3)本發(fā)明通過超聲波傳感器采集被測電容產(chǎn)生的 電容聲壓級&s ;高頻電流傳感器采集電容兩端的電壓值，建立電容量預(yù)估公式，利用該公 式對被測電容的壽命進(jìn)行預(yù)測，比傳統(tǒng)的僅僅檢測當(dāng)前電容實際電容量來判斷電容壽命更 加具有前瞻性。
【附圖說明】
[0014]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施例并結(jié)合附圖， 對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中 圖1為所述在線測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為所述電容測試單元的原理框圖； 圖3為所述電容測試單元的工作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實施方式】并參 照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā) 明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本 發(fā)明的概念。
[0016] 實施例1 如圖1所示，一種分布式電源并網(wǎng)逆變器及電容的在線測試系統(tǒng)的工作方法，其中，所 述在線測試系統(tǒng)包括：H橋逆變器，該H橋逆變器由一控制單元控制；所述在線測試系統(tǒng) 的工作方法包括：所述控制單元建立所述H橋逆變器的輸入、輸出電壓數(shù)據(jù)庫，通過采集所 述H橋逆變器的輸入、輸出電壓與數(shù)據(jù)庫中的該H橋逆變器輸入、輸出電壓相比較，以判斷 H電橋逆變器是否損壞。
[0017] 本發(fā)明通過用IGBT開關(guān)技術(shù)搭建三相H橋逆變器，控制單元對H電橋進(jìn)行相應(yīng) 控制的技術(shù)方案已在大量文獻(xiàn)中被公開，例如：EMS能量管理系統(tǒng)即能實現(xiàn)上述控制功 能。
[0018] 所述控制單元建立所述H橋逆變器的輸入、輸出電壓數(shù)據(jù)庫的步驟包括：通過對 各類型的H橋逆變器的輸入、輸出電壓進(jìn)行采樣以獲得標(biāo)準(zhǔn)值，即建立所述輸入、輸出電壓 數(shù)據(jù)庫，當(dāng)控制單元檢測到被測H橋逆變器在當(dāng)前輸入電壓下，其輸出電壓與數(shù)據(jù)庫中的 輸出電壓不符，即判斷該H橋逆變器故障。
[0019] 對輸入、輸出電壓進(jìn)行采集，可以通過降壓變壓器、AD模塊、處理器單元來實現(xiàn)，屬 于現(xiàn)有技術(shù)。
[0020] 實施例2 如圖2所示，在實施例1基礎(chǔ)上的所述在線測試系統(tǒng)還包括：用于進(jìn)行電容在線檢測的 電容測試單元，該電容測試單元包括： 超聲波傳感器，用于采集被測電容產(chǎn)生的聲音信號，以獲得相應(yīng)電容聲壓級&:。
[0021 ] 高頻電流傳感器，用于采集電容兩端的電壓向量。
[0022] 所述超聲波傳感器、高頻電流傳感器分別通過相應(yīng)數(shù)據(jù)調(diào)理單元與數(shù)據(jù)處理控制 單元相連；即，超聲波傳感器、高頻電流傳感器分別通過第一、第二數(shù)據(jù)調(diào)理單元與數(shù)控處 理控制單元相連，且第一、第二數(shù)據(jù)調(diào)理單元可以采用由集成運算放大器構(gòu)成的一定比例 的放大器。
[0023] 所述數(shù)據(jù)處理控制子單元，包括： 電容疊加電壓計算模塊，適于將獲得的電壓向量分解出基波電壓％ (<)和n次諧波電壓 分量馬⑷，g卩，所述被測電容兩端的疊加電壓1^) ,g卩；^.)=%⑴⑴，計算該疊加電壓 的有效值U，同時計算基波電壓的有效值U。；其中，獲得諧波和基波的方法是通過FFT運算 得到，該方法在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中已有大量描述，例如：李加升、柴世杰2009年9月發(fā)表在期 刊《電力系統(tǒng)保護(hù)與控制》上的論文"電能質(zhì)量諧波間諧波在線快速檢測方法研究"中已有 相關(guān)描述。
[0024] 電容量計算模塊，適于根據(jù)預(yù)設(shè)被測電容類型、額定電容量C。，通過所述電容聲壓 級數(shù)據(jù)庫獲得被測電容與僅有各基波的有效值對應(yīng)的電容聲壓級&0 ;通過被測電容產(chǎn)生 的聲音信號，以獲得相應(yīng)電容聲壓級爹通過公式
計算出被測電容的 實際電容量cx;其中，所述電容聲壓級通過建立電容聲壓級數(shù)據(jù)庫的方式獲得，即該數(shù) 據(jù)庫中存儲有各類型電容與各基波電壓的有效值對應(yīng)的電容聲壓級，通過預(yù)設(shè)輸入被測電 容的類型，以及計算所得到當(dāng)前基波電壓的有效值，從電容聲壓級數(shù)據(jù)庫查找得到該電容 對應(yīng)的電容聲壓級數(shù)據(jù)；計算相應(yīng)電容聲壓級^^的方法在論文文獻(xiàn)：2010年6月發(fā)表于 《電子技術(shù)學(xué)報》的基于振動信號的電容噪聲水平計算方法中已被公開。
[0025] 被測電容壽命計算模塊，適于根據(jù)被測電容的實際電容量Cx和疊加電壓的有效值 U建立電容量預(yù)估公式，即;其中，C為被測電容損壞時的極限電容值，t為電容 損壞預(yù)期時間，k為單位時間內(nèi)被測電容在當(dāng)前基波電壓的有效值U。下對應(yīng)的電容量變化 系數(shù)，即： ，其中cxl和Cx2為在當(dāng)前基波電壓的有效值U。下的單位時間內(nèi)被 測電容的電容量初值和終值；電容量變化系數(shù)k可以根據(jù)各類型電容在各基波電壓的有效 值下經(jīng)過實測建立的電容量變化系數(shù)數(shù)據(jù)庫得到，該電容量變化系數(shù)數(shù)據(jù)庫根據(jù)電容型號 和相應(yīng)基波電壓的有效值查找得到該電容對應(yīng)的電容量變化系數(shù)k，其具體獲取方法：各 種基波電壓的有效值下所測量的各類型電容在一段時間內(nèi)的電容量初值和終值，再換算出 一個單位時間內(nèi)對應(yīng)的電容量初值和終值，根據(jù)預(yù)設(shè)被測電容的類型，以及計算所得到當(dāng) 前基波電壓的有效值，從電容量變化系數(shù)數(shù)據(jù)庫中查找的出該電容對應(yīng)的電容量變化系數(shù) k，為了便于計算，設(shè)電容在單位時間內(nèi)的變化量是線性的；且通過所述電容量預(yù)估公式推 導(dǎo)出電容損壞預(yù)期時間t的計算公式，S卩t 設(shè)定所述極限電容值C，以計算出被測 電容發(fā)生損壞的預(yù)期時間。
[0026] 所述疊加電壓的有效值U計算方法包括：基波電壓巧(〇和n次諧波電壓分量 士⑴的有效值平方和的平方根值。所述n次諧波電壓分量化⑷中n取5。
[0027] 所述數(shù)據(jù)處