本發(fā)明涉及屬于光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種兼容星形和三角形電網(wǎng)的交流電壓采樣方法及裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)，其應(yīng)用于星形電網(wǎng)時(shí)需采樣三相相電壓，其接線方式如附圖1所示，而應(yīng)用于三角形電網(wǎng)是則需采樣三相線電壓，其接線方式如附圖2所示。兩種方案其硬件不兼容，即采樣相電壓的電路無法應(yīng)用于三角形電網(wǎng)(電網(wǎng)無n線)，采樣線電壓的電路無法應(yīng)用于星形電網(wǎng)(因?yàn)闊o法采樣相電壓，無法滿足相電壓過欠壓保護(hù)的要求)。因此，現(xiàn)有的三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)其無法兼容兩種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠兼容兩種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從而擴(kuò)展應(yīng)用范圍的兼容星形和三角形電網(wǎng)的交流電壓采樣方法及裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種兼容星形和三角形電網(wǎng)的交流電壓采樣方法，用于為三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)提供星形電網(wǎng)的三相相電壓或三角形電網(wǎng)的三相線電壓，所述兼容星形和三角形電網(wǎng)的交流電壓采樣方法為：采樣所述星形電網(wǎng)或所述三角形電網(wǎng)的至少兩相線電壓和至少一相相電壓，基于所采樣的至少兩相線電壓和至少一相相電壓并根據(jù)相電壓和線電壓之間的關(guān)系進(jìn)行電壓計(jì)算，計(jì)算出三相包含零序分量的相電壓或另一相線電壓，再將三相包含零序分量的相電壓或三相線電壓提供給所述三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)。

優(yōu)選的，計(jì)算三相包含零序分量的相電壓的方法為：先根據(jù)所采樣的至少兩相線電壓計(jì)算出三相不含零序分量的相電壓，再根據(jù)所采樣的至少一相相電壓和該相的不含零序分量的相電壓計(jì)算零序分量，最后根據(jù)所述零序分量和三相不含零序分量的相電壓計(jì)算出三相包含零序分量的相電壓。

優(yōu)選的，當(dāng)所采樣的兩相線電壓為vrs和vtr時(shí)，根據(jù)計(jì)算三相不含零序分量的相電壓vr_calc、vs_calc、vt_calc；

當(dāng)所采樣的兩相線電壓為vst和vrs時(shí)，根據(jù)計(jì)算三相不含零序分量的相電壓vr_calc、vs_calc、vt_calc；

當(dāng)所采樣的兩相線電壓為vtr和vst時(shí)，根據(jù)計(jì)算三相不含零序分量的相電壓vr_calc、vs_calc、vt_calc。

優(yōu)選的，當(dāng)所采樣的一相相電壓為vr時(shí)，根據(jù)vz＝vr-vr_calc計(jì)算零序分量vz；

當(dāng)所采樣的一相相電壓為vs時(shí)，根據(jù)vz＝vs-vs_calc計(jì)算零序分量vz；

當(dāng)所采樣的一相相電壓為vt時(shí)，根據(jù)vz＝vt-vt_calc計(jì)算零序分量vz。

優(yōu)選的，根據(jù)計(jì)算出三相包含零序分量的相電壓vr_out、vs_out、vt_out。

優(yōu)選的，當(dāng)所采樣的兩相線電壓為vrs和vtr時(shí)，根據(jù)vst＝-(vrs+vtr)計(jì)算另一相線電壓vst；當(dāng)所采樣的兩相線電壓為vst和vrs時(shí)，根據(jù)vtr＝-(vst+vrs)計(jì)算另一相線電壓vtr；當(dāng)所采樣的兩相線電壓為vtr和vst時(shí)，根據(jù)vrs＝-(vtr+vst)計(jì)算另一相線電壓vrs。

一種采用上述兼容星形和三角形電網(wǎng)的交流電壓采樣方法的交流電壓采樣裝置，包括用于采樣至少兩相線電壓和至少一相相電壓的采樣模塊、與所述采樣模塊相連接并用于進(jìn)行電壓計(jì)算而輸出三相包含零序分量的相電壓或三相線電壓的mcu、與所述mcu相連接而向所述mcu告知電網(wǎng)連接方式的通信模塊，三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)與所述mcu相連接。

優(yōu)選的，所述通信模塊連接有用于設(shè)置電網(wǎng)連接方式的設(shè)置模塊或與所述電網(wǎng)相連接以傳輸電網(wǎng)連接方式的信號(hào)傳輸模塊。

優(yōu)選的，所述設(shè)置模塊為lcd屏。

優(yōu)選的，所述信號(hào)傳輸模塊為串口模塊、485模塊或usb模塊。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的裝置結(jié)合方法至少采樣兩相線電壓和一相相電壓即可獲得三相線電壓或三相相電壓，無論星形電網(wǎng)還是三角形電網(wǎng)均可以使用，從而一套產(chǎn)品即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)類型的兼容，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，減少了硬件成本，擴(kuò)展了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

附圖說明

附圖1為現(xiàn)有的星形電網(wǎng)的采樣方案示意圖。

附圖2為現(xiàn)有的三角形電網(wǎng)的采樣方案示意圖。

附圖3為本發(fā)明的實(shí)施例一應(yīng)用于星形電網(wǎng)的方案示意圖。

附圖4為本發(fā)明的實(shí)施例一應(yīng)用于三角形電網(wǎng)的方案示意圖。

附圖5為本發(fā)明的實(shí)施例一中的方法流程圖。

附圖6為本發(fā)明的實(shí)施例二的方案示意圖。

附圖7為本發(fā)明的實(shí)施例三的方案示意圖。

附圖8為本發(fā)明的實(shí)施例四的方案示意圖。

附圖9為本發(fā)明的實(shí)施例五的方案示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例一：如附圖3所示，三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)連接于光伏面板pv與星形電網(wǎng)之間。三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)包括dc/dc、dc/ac以及交流電壓采樣裝置。三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的r、s、t三個(gè)火線端子與星形電網(wǎng)之間具有r線、s線、t線共計(jì)三根火線，三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的n線端子與星形電網(wǎng)的中性點(diǎn)n之間具有n線。對(duì)于星形電網(wǎng)，三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)需要獲知三根火線各自與n線之間的三相相電壓信息。

對(duì)三相相電壓進(jìn)行采樣所采用的交流電壓采樣方法為：采樣星形電網(wǎng)的至少兩相線電壓和至少一相相電壓，然后基于所采樣的至少兩相線電壓和至少一相相電壓，并根據(jù)相電壓和線電壓之間的關(guān)系進(jìn)行電壓計(jì)算，計(jì)算出三相包含零序分量的相電壓并提供給三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)。

具體的，計(jì)算三相包含零序分量的相電壓的方法為：先根據(jù)所采樣的至少兩相線電壓計(jì)算出三相不含零序分量的相電壓，再根據(jù)所采樣的至少一相相電壓和該相的不含零序分量的相電壓計(jì)算零序分量，最后根據(jù)零序分量和三相不含零序分量的相電壓計(jì)算出三相包含零序分量的相電壓。

例如附圖3所示的方案中，其采樣的兩相線電壓為vrs和vtr，采樣的一相線電壓為vr。首先，根據(jù)相電壓和線電壓之間的關(guān)系，利用以下式(1)計(jì)算三相不含零序分量的相電壓vr_calc、vs_calc、vt_calc：

由于上述相電壓vr_calc、vs_calc、vt_calc是不含零序分量的，因此和實(shí)際的相電壓有偏差，此時(shí)就需要利用所采集的一相相電壓vr與該相計(jì)算出的不含零序分量的相電壓vr_calc來計(jì)算零序分量vz，即利用式(2)即逆行零序分量vz的計(jì)算：

vz＝vr-vr_calc(2)

最后，將三相不含零序分量的相電壓vr_calc、vs_calc、vt_calc加上零序分量vz即可得到三相包含零序分量的相電壓vr_out、vs_out、vt_out：

此時(shí)的相電壓vr_out、vs_out、vt_out和實(shí)際的相電壓vr、vs、vt是相等的。因此，通過上述算法，即可實(shí)現(xiàn)三相相電壓的采樣。

以上是針對(duì)星形電網(wǎng)，針對(duì)三角形電網(wǎng)，上述采用電路不變，三角形電網(wǎng)的三根火線接入三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的三個(gè)火線端子，n線端子懸空，如附圖4所示，此時(shí)采樣的相電壓vr無意義，對(duì)其不作處理，而直接采用采樣獲得的兩相線電壓vrs和vtr計(jì)算另一相線電壓vst：

vst＝-(vrs+vtr)(4)

此時(shí)，三角形電網(wǎng)的三相線電壓信息全部獲得。

實(shí)現(xiàn)上述方法的交流電壓采樣裝置包括采樣模塊、mcu和通信模塊。采樣模塊用于采樣至少兩相線電壓和至少一相相電壓。mcu和采樣模塊相連接，從而用于進(jìn)行電壓計(jì)算而輸出三相包含零序分量的相電壓或三相線電壓。通信模塊與mcu相連接，用于向mcu告知電網(wǎng)連接方式。具體的，通信模塊連接有用于設(shè)置電網(wǎng)連接方式的設(shè)置模塊或與電網(wǎng)相連接以傳輸電網(wǎng)連接方式的信號(hào)傳輸模塊。其中，設(shè)置模塊可以采用lcd屏，信號(hào)傳輸模塊可以采用串口模塊、485模塊或usb模塊。

如附圖5所示，系統(tǒng)上電后，先采樣獲得兩相線電壓為vrs、vtr和一相相電壓vr，然后mcu根據(jù)通信模塊傳來的信號(hào)判斷當(dāng)前電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式是星形還是三角形。若是星形電網(wǎng)，則先計(jì)算三相不含零序分量的相電壓vr_calc、vs_calc、vt_calc，再計(jì)算零序分量vz，最后計(jì)算三相包含零序分量的相電壓vr_out、vs_out、vt_out。若是三角形電網(wǎng)，則計(jì)算出另一相線電壓vst。計(jì)算獲得三相包含零序分量的相電壓或者三相線電壓提供給三相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)。

上述方法和裝置通過軟硬件結(jié)合的方案，同時(shí)可以兼容星形電網(wǎng)和三角形電網(wǎng)，而硬件裝置無變化，接星形電網(wǎng)可以獲取三相相電壓信息和線電壓信息，接三角形電網(wǎng)則可以獲取三相線電壓信息。一套硬件電路兼容兩種應(yīng)用場(chǎng)合，減少了硬件成本，擴(kuò)展了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。

需要注意的是，上述方法中采樣獲得的相電壓和線電壓的組合不是唯一的，理論上，采樣任意兩相線電壓和任意一相相電壓，就可以獲取星形電網(wǎng)完整的三相相電壓信息，而采樣任意兩個(gè)線電壓就能獲取三角形電網(wǎng)的完整線電壓信息。延伸方案可以有多種組合，圖6至圖9例舉了其中幾種，實(shí)際上，根據(jù)三個(gè)相電壓，三個(gè)線電壓，任意組合的話，一共有3*3＝9種應(yīng)用形式(注：這9種都是只需要3個(gè)采樣信號(hào))。

實(shí)施例二：如附圖6所示，采樣星形電網(wǎng)的兩相線電壓vrs、vtr和一相相電壓vs，先根據(jù)式(1)計(jì)算三相不含零序分量的相電壓vr_calc、vs_calc、vt_calc，再根據(jù)vz＝vs-vs_calc計(jì)算零序分量vz，最后根據(jù)式(3)計(jì)算三相包含零序分量的相電壓vr_out、vs_out、vt_out。

實(shí)施例三：如附圖7所示，采樣星形電網(wǎng)的兩相線電壓vrs、vtr和一相相電壓vt，則需根據(jù)vz＝vt-vt_calc計(jì)算零序分量vz。

實(shí)施例四：如附圖8所示，采樣星形電網(wǎng)的兩相線電壓vtr、vst和一相相電壓vr，則根據(jù)式(5)計(jì)算三相不含零序分量的相電壓vr_calc、vs_calc、vt_calc：

再計(jì)算零序分量vz和三相包含零序分量的相電壓vr_out、vs_out、vt_out。

若將附圖8中的星形電網(wǎng)替換為三角形電網(wǎng)，則根據(jù)式(6)計(jì)算另一相線電壓vrs：

vrs＝-(vtr+vst)(6)

實(shí)施例五：如附圖9所示，采樣星形電網(wǎng)的兩相線電壓vst、vrs和一相相電壓vr，則根據(jù)式(7)計(jì)算三相不含零序分量的相電壓vr_calc、vs_calc、vt_calc：

再計(jì)算零序分量vz和三相包含零序分量的相電壓vr_out、vs_out、vt_out。

若將附圖9中的星形電網(wǎng)替換為三角形電網(wǎng)，則根據(jù)式(8)計(jì)算另一相線電壓vtr：

vtr＝-(vst+vrs)(8)

同時(shí)還要注明的是，理論上本方案只需要任意兩個(gè)線電壓采樣值和一個(gè)相電壓采樣值，一共3個(gè)采樣信號(hào)即可。但實(shí)際應(yīng)用中，硬件采樣信號(hào)可以增加，三個(gè)線電壓/三個(gè)相電壓可以任意組合，一共送到軟件的采樣信號(hào)數(shù)可以是3個(gè)(最低要求)，可以是4/5/6個(gè)，組合數(shù)可以非常多；但核心的算法公式如果和本方案相同，但依然屬于本方案范圍。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。