專利名稱：電源逆變裝置及其電源相位檢測電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機調速節(jié)能領域，尤其是涉及用于電機調速節(jié)能的電源逆變裝置及其電源相位檢測電路。
背景技術：
工業(yè)常用的電源逆變裝置系統(tǒng)結構框圖，如圖1所示，無論采用哪種控制理論，其基本工作原理都是控制電路通過檢測電網電源的相位，來觸發(fā)功率電路中電力電子元件的導通關斷，實現直流電流流向交流電網，當電流相位和電網電壓相位差大于90度時，實現了能量回送到電網。電源相位檢測電路是實現能量正確回送電網的關鍵，通常情況下，它由變壓器、濾波器以及最后的鑒相電路幾部分構成，如圖2中虛框所示。其中變壓器主要起到隔離和降壓的作用，一般采用Y/Y結構或Δ/Δ結構，保證原副邊電壓相位一致的同時將電源電壓進行隔離和降壓；濾波器主要為了濾除回饋系統(tǒng)工作時電力電子器件斬波產生的干擾信號以及電網雜波，為了不對電網工頻電壓信號產生相移，通常只針對2KHz以上的干擾信號進行濾波，回饋系統(tǒng)在電網電壓正常的情況下，電網電壓信號的處理過程如圖3所示，電壓波形分別對應于圖2標注的A、B、C三個位置點。最后鑒相電路通過檢測經過隔離降壓和濾波處理后的電壓信號的過零點來獲得電網電壓的相位。當電網電壓發(fā)生嚴重畸變時，電壓波形可能會變成如圖4虛線所示的樣子。由于諧波干擾以及濾波器造成的相移使得電壓過零點產生變化，甚至是在跳動，tl與t2不重合 (虛線表示畸變的電網電壓信號且含毛刺干擾，實線表示標準的電網電壓信號)。為了得到標準的正弦電壓信號，通常情況下對濾波器的參數進行調整，比如可以采用一階或二階低通濾波電路的方法進行濾波，當低次諧波含量比較大時，增大低通濾波時間常數的方法可以獲得電源電壓基波信號，但同時會導致較大的相移，檢測信號無法反應電源的真實相位，此種情況下回饋裝置的回饋能力大大下降，甚至引起嚴重的故障。波形變化如圖5所示。另外，采用諧振濾波的方法只能針對某一頻率的諧波進行濾除；對于低次諧波，電感參數比較大，體積發(fā)熱都有問題，同時由于采用了 RLC元件，也導致相移，且參數匹配復雜，靈活性差。也可以采用數字濾波方式達到目的，在圖2中略去硬件濾波器環(huán)節(jié)，在電源相位檢測電路中將通過變壓器降壓后的電源電壓信號直接進行A/D轉換后，進行傅里葉分解， 采用數字濾波方法提取基波信號，也可以獲得電源的相位信號，但需要采用DSP等數字信號處理裝置才能完成，成本高，同時易將干擾信號引入數字電路。為解決上述問題，專利ZL200920106933. 3發(fā)明了一種采用移相變壓器與低通濾波電路相結合的方式進行相位檢測。但該裝置在三相電源相序接入不正確時，移相變壓器輸出側可能是超前也可能是滯后的電源相位波形，導致濾波后的信號不能正常反應電源相序，因此需要額外增加相序檢測電路進行相序判斷，如果不正確就要對裝置的三相輸入電源接線進行調整，因組合方式有多種，只有一種是正確的，給實際使用帶來了很大的不便。
發(fā)明內容
針對上述現有技術中的缺陷，本發(fā)明提供了一種電源相位檢測電路以及采用該電源相位檢測電路的電源逆變裝置，以實現濾除低次諧波的同時獲得正確的電網電壓檢測相位，且與電網接入相序無關。本發(fā)明提供的一種電源相位檢測電路，該電源相位檢測電路設置在電源逆變裝置中，用于檢測電網電壓信號，獲得準確的電源相位，提供給電源逆變裝置的控制電路，該電源相位檢測電路包括低通濾波電路及鑒相電路，低通濾波電路用于對含有諧波的電網電壓信號進行濾波，鑒相電路通過檢測與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號的過零點，獲得準確的電源相位，提供給電源逆變裝置的控制電路，其中該電源相位檢測電路還包括使得電源相位檢測電路與電網的接入相序無關的移相電路，該移相電路設置在低通濾波電路前端或設置在低通濾波電路后端和鑒相電路之間，含有諧波的電網電壓信號經過低通濾波電路及移相電路后，得到與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號，提供給鑒相電路。該電源相位檢測電路的前端設置有隔離變壓器，用于對電網電壓信號進行隔離或降壓。所述低通濾波電路對含有諧波的電網電壓信號進行濾波，能夠對三次以上諧波造成衰減。所述低通濾波電路為一階有源、一階無源、多階有源或多階無源。所述移相電路采用運算放大器電路實現，傳遞函數特征為幅值可調，相位可調。移相電路的超前相位與低通濾波器的RC時間常數有關。本發(fā)明提供的一種電源逆變裝置，主電路包括功率電路、三個交流電抗器、控制電路、回饋電流檢測電路及電源相位檢測電路，其中所述電源相位檢測電路采用上述任一電源相位檢測電路。本發(fā)明提供的電源逆變裝置及其電源相位檢測電路，采用低通濾波器濾除電網電壓信號的低次諧波，從而獲得正弦度較好的電網電壓信號；另外在低通濾波器的前端或后端設置移相電路，以補償濾波導致的相位偏移，得到與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號，從而獲得準確的電源相位；并且與電網接入相序無關，從而提高了電源逆變裝置的工作效率以及工作可靠性，對電網電壓的適應能力增強。
圖1為電源逆變裝置系統(tǒng)結構框圖；圖2為現有的一電源相位檢測電路；圖3為電網電壓無畸變情況下的電網電壓信號處理過程；圖4為電網電壓畸變導致過零點偏移；圖5為電網電壓畸變情況下采用調整濾波器參數方式處理過程；
圖6為本發(fā)明電源相位檢測電路的系統(tǒng)結構框圖；圖7為圖6中電網電壓信號處理過程中的電壓信號波形圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供電源相位檢測電路，該電源相位檢測電路設置在電源逆變裝置中，用于檢測電網電壓信號，獲得準確的電源相位，提供給電源逆變裝置的控制電路。該電源相位檢測電路包括低通濾波電路及鑒相電路，低通濾波電路用于對含有諧波的電網電壓信號進行濾波，鑒相電路通過檢測與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號的過零點，獲得準確的電源相位，提供給電源逆變裝置的控制電路，其中該電源相位檢測電路還包括使得電源相位檢測電路與電網的接入相序無關的移相電路，該移相電路設置在低通濾波電路前端或設置在低通濾波電路后端和鑒相電路之間，含有諧波的電網電壓信號經過低通濾波電路及移相電路后，得到與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號，提供給鑒相電路。本發(fā)明提供的電源相位檢測電路及其采用該電源相位檢測電路的電源逆變裝置， 采用低通濾波器濾除電網電壓信號的低次諧波，從而獲得正弦度較好的電網電壓信號；另外在低通濾波器的前端或后端設置移相電路，以補償濾波導致的相位偏移，得到與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號，從而獲得準確的電源相位；并且與電網接入相序無關，從而提高了電源逆變裝置的工作效率以及工作可靠性，對電網電壓的適應能力增強。本發(fā)明的一實施例，如圖6所示，移相電路設置在低通濾波電路后端和鑒相電路之間，電源相位檢測電路的前端設置有隔離變壓器，用于對電網電壓信號進行隔離或降壓， 若采用電壓傳感器或電阻分壓方式對電網電壓信號進行取樣下也可以省略。電網電壓信號經隔離變壓器隔離降壓后的波形如圖7中的A波形所示，對應于圖6中的第一波形；低通濾波電路對含有諧波的電網電壓信號進行濾波，使得該信號的正弦度提高，同時對電網電壓基波信號相位產生滯后移相，如圖7中的B波形所示，對應于圖6中的第二波形；移相電路對電網電壓基波信號進行超前的相位補償，獲得與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號，如圖7中的C波形所示，對應于圖6中的第三波形；移相電路將該電網電壓相位檢測信號提供給鑒相電路，鑒相電路通過檢測與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號的過零點，獲得準確的電源相位，提供給電源逆變裝置的控制電路。低通濾波電路對含有諧波的電網電壓信號進行濾波，當能夠對三次以上諧波造成衰減，可以使得電網電壓信號的正弦度大大提高。低通濾波電路可以為一階有源、一階無源、多階有源或多階無源。采用二階以上可以達到較好的濾波效果。移相電路的設計型式不限，元件參數滿足相位補償值即可?？梢圆捎眠\算放大器電路實現，傳遞函數特征為幅值可調，相位可調。移相電路的超前相位與低通濾波器的RC 時間常數有關，移相電路的超前相位越大，低通濾波電路的RC時間參數可以選擇的更大。綜上所述，本發(fā)明提供的電源逆變裝置及其電源相位檢測電路，成本低，結構簡單，濾波效果好，濾波的同時，電網電壓相位檢測信號對電網電壓基波信號不產生相移，與電網接入相序無關，能夠有效提高電源逆變裝置的工作效率以及工作可靠性，對電網電壓
5的適應能力增強。 最后應說明的是以上所述為本發(fā)明的最佳實施方案，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此，在本發(fā)明所示下，任何人任何與本發(fā)明相同或近似的產品和做法，都落在本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種電源相位檢測電路，該電源相位檢測電路設置在電源逆變裝置中，用于檢測電網電壓信號，獲得準確的電源相位，提供給電源逆變裝置的控制電路，該電源相位檢測電路包括低通濾波電路及鑒相電路，低通濾波電路用于對含有諧波的電網電壓信號進行濾波， 鑒相電路通過檢測與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號的過零點，獲得準確的電源相位，提供給電源逆變裝置的控制電路，其特征在于，該電源相位檢測電路還包括使得電源相位檢測電路與電網的接入相序無關的移相電路，該移相電路設置在低通濾波電路前端或設置在低通濾波電路后端和鑒相電路之間，含有諧波的電網電壓信號經過低通濾波電路及移相電路后，得到與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號，提供給鑒相電路。
2.根據權利要求1所述的電源相位檢測電路，其特征在于，該電源相位檢測電路的前端設置有隔離變壓器，用于對電網電壓信號進行隔離或降壓。
3.根據權利要求1或2所述的電源相位檢測電路，其特征在于，所述低通濾波電路對含有諧波的電網電壓信號進行濾波，能夠對三次以上諧波造成衰減。
4.根據權利要求1或2所述的電源相位檢測電路，其特征在于，所述低通濾波電路為一階有源、一階無源、多階有源或多階無源。
5.根據權利要求1或2所述的電源相位檢測電路，其特征在于，所述移相電路采用運算放大器電路實現，傳遞函數特征為幅值可調，相位可調。
6.根據權利要求1或2所述的電源相位檢測電路，其特征在于，移相電路的超前相位與低通濾波器的RC時間常數有關。
7.一種電源逆變裝置，主電路包括功率電路、三個交流電抗器、控制電路、回饋電流檢測電路及電源相位檢測電路，其特征在于，所述電源相位檢測電路采用權利要求1-6所述的任一電源相位檢測電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電源逆變裝置及其電源相位檢測電路，該電源相位檢測電路包括低通濾波電路及鑒相電路，低通濾波電路用于對含有諧波的電網電壓信號進行濾波，鑒相電路通過檢測與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號的過零點，獲得準確的電源相位，提供給電源逆變裝置的控制電路，其中該電源相位檢測電路還包括移相電路，該移相電路設置在低通濾波電路前端或設置在低通濾波電路后端和鑒相電路之間，含有諧波的電網電壓信號經過低通濾波電路及移相電路后，得到與電網電壓基波信號相同相位的電網電壓相位檢測信號，提供給鑒相電路。采用本發(fā)明能夠實現濾除低次諧波的同時獲得正確的電網電壓檢測相位，且與電網接入相序無關。
文檔編號G01R25/04GK102466765SQ20101055146
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權日2010年11月19日
發(fā)明者丁金龍 申請人:北京中紡銳力機電有限公司