專利名稱：一種電網(wǎng)電壓過零點檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過零點檢測方法，具體涉及一種電網(wǎng)電壓過零點檢測方法及裝置。屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會的進步，電能作為一種清潔、快捷、輸送方便的可控型能源已經(jīng)廣泛應(yīng)用各行各業(yè)，同時，各行業(yè)對電能質(zhì)量的要求也在不斷提高，相應(yīng)的電能質(zhì)量監(jiān)測與治理設(shè)備應(yīng)運而生，不論電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備或者電能質(zhì)量治理設(shè)備都需要對電網(wǎng)電壓進行過零點檢測，電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備可以以此來確定相位、相序等參數(shù)，而電能質(zhì)量治理設(shè)備，如有源電力濾波器(APF)、動態(tài)無功發(fā)生器(SVG)，都需要檢測電網(wǎng)電壓過零點，以便更好的補償電網(wǎng)諧波或無功，電網(wǎng)電壓過零點檢測成為電能質(zhì)量監(jiān)測和治理領(lǐng)域一項重要技術(shù)。為此，電能質(zhì)量監(jiān)測與治理行業(yè)的技術(shù)人員，提出了不同的電網(wǎng)電壓過零點檢測方法，這些方法大都比較復(fù)雜，對所用元件精度要求比較高，且在電網(wǎng)諧波含量比較大的情況下，很難準(zhǔn)確檢測出電網(wǎng)電壓過零點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電網(wǎng)電壓過零點檢測方法
及裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種電網(wǎng)電壓過零點檢測方法，包括步驟:I)將電網(wǎng)電壓降低為輸出電壓信號UA，且保持信號UA與電網(wǎng)電壓同相位；2)將信號UA中的高次諧波濾除；3)將信號UA中的低次諧波濾除；4)將信號UA轉(zhuǎn)換為方波UB ；5)濾除方波UB中毛刺，并輸出同一頻率的潔凈信號UC ；6)進行數(shù)據(jù)處理，并輸出處理后的電網(wǎng)電壓過零點信號。所述步驟2)將信號UA中的高次諧波濾除，輸出頻率低于65Hz的低頻信號Ul ;所述步驟3)將信號Ul中的低次諧波濾除，使得頻率小于40Hz的信號被濾除，輸出頻率大于40Hz且小于65Hz的信號U2 ;所述步驟4)將信號U2轉(zhuǎn)換為同頻率的方波信號UB。所述步驟6)的具體方法為:61) 40 μ s—次開始計時；62)讀取相應(yīng)引腳值，引腳值為0，進入步驟C);引腳值不為0，返回步驟Α)；63)給出電網(wǎng)電壓過零點信號，結(jié)束。在步驟61)中，選擇40 μ s —次計時是因為:電網(wǎng)周期20ms，40 μ s讀取電網(wǎng)電流一次，一個電網(wǎng)周期(傅里葉變換和瞬時無功理論要求必須一個周期才能計算電網(wǎng)電流的幅值)可讀取500個點，合成諧波正弦波電流時，數(shù)據(jù)處理器(DSP或FPGA等)的計算量適中，假如20 μ s讀取一次電網(wǎng)電流，則一個電網(wǎng)周期讀取的點數(shù)為1000個，數(shù)據(jù)處理器的計算量會3倍或4倍或更高倍數(shù)的增加，數(shù)據(jù)處理器的容量也會成幾何級數(shù)增加，所以選取40μ s比較合適。用于實現(xiàn)上述檢測方法的檢測裝置，包括依次連接的:同步變壓單元，用于將電網(wǎng)電壓降低為輸出電壓信號UA，且保持信號UA與電網(wǎng)電壓同相位；低通濾波單元，用于將信號UA中的高次諧波濾除；高通濾波單元，用于將信號UA中的低次諧波濾除；方波生成單元，用于將信號UA轉(zhuǎn)換為方波UB ；滯回比較單元，用于濾除方波UB中毛刺，并輸出同一頻率的潔凈信號UC;數(shù)據(jù)處理和過零點輸出單元，用于進行數(shù)據(jù)處理，并輸出處理后的電網(wǎng)電壓過零點信號。所述同步變壓單元為三相同步變壓器或單相同步變壓器。例如變比為390V:28V，功率為100W的三相同步變壓器即可滿足本發(fā)明需要，可將電網(wǎng)電壓信號處理同頻率的信號UA。所述檢測裝置的具體電路包括電阻Rl R7，電容Cl C2，運放AlA以及比較器A2 ;信號UA經(jīng)電阻Rl連至電容Cl，電阻R2 —端接地，另一端分別與電阻Rl和電容Cl連接；電容C2 —端連接至電阻Rl和電阻R2的共同節(jié)點，另一端分別與電阻R3以及運放AlA的負極端連接；電阻R3和電容C2的共同節(jié)點連接至運放AlA的輸出端，運放AlA的正極端與電阻R4連接，電阻R4接地；運放AlA的輸出端經(jīng)電阻R5分別與比較器A2的正極端以及電阻R6連接，比較器A2的負極端接地，比較器A2的輸出端與電阻R6的共同節(jié)點與電阻R7連接，并輸出信號UC，運放AlA和比較器A2均與15V電源連接，電阻R7與3.3V電源連接。所述低通濾波單元是由電阻R1、電阻R2、電容Cl組成的低通濾波電路；所述高通濾波單元是由電容C2、電阻R3組成的高通濾波電路；所述方波生成單元是由運放AlA和電阻R4組成的方波生成電路；所述滯回比較單元是由電阻R5、電阻R6、比較器A2、電阻R7組成的滯回比較電路。所述數(shù)據(jù)處理和過零點輸出單元為DSP處理器。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明只需檢測A相電網(wǎng)電壓過零點，可根據(jù)B/C相與A相電壓相位差，推導(dǎo)出B/C相相位，相應(yīng)的硬件電路簡單可靠，且在電網(wǎng)諧波含量較大時，依然能準(zhǔn)確的檢測出電網(wǎng)電壓過零點，有效提高了電能質(zhì)量監(jiān)測與治理設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性，從而有效降低了電能質(zhì)量監(jiān)測與治理設(shè)備的成本，有利于提高使用該技術(shù)的電能質(zhì)量與治理設(shè)備市場競爭優(yōu)勢，有利于進一步清潔電網(wǎng)的電能質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明的裝置原理圖；圖2為本發(fā)明的整體電路連接圖；圖3為低通濾波電路圖；圖4為高通濾波電路圖；圖5為滯回比較電路圖6為數(shù)據(jù)處理流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進行限定。實施例1:采用變比為390V:28V，功率為100W的三相同步變壓器作為同步變壓單元，將電網(wǎng)電壓信號處理同頻率的信號UA。信號UA經(jīng)電阻Rl連至電容Cl，電阻R2 —端接地，另一端分別與電阻Rl和電容Cl連接；電容C2 —端連接至電阻Rl和電阻R2的共同節(jié)點，另一端分別與電阻R3以及運放AlA的2腳連接；電阻R3和電容C2的共同節(jié)點連接至運放AlA的I腳，運放AlA的3腳與電阻R4連接，電阻R4接地；運放AlA的I腳經(jīng)電阻R5分別與比較器A2的2腳以及電阻R6連接，比較器A2的I腳、3腳接地，比較器A2的4腳、5腳、6腳、8腳接電源，比較器A2的7腳與電阻R6的共同節(jié)點與電阻R7連接，并輸出信號UC。具體如下:低通濾波單元，是由電阻R1、電阻R2、電容Cl組成的低通濾波電路，本發(fā)明中Rl為240ΚΩ，R2為68ΚΩ，C1為47nF電容，該單元可將同步變壓器降壓后的信號UA中的高次諧波濾除，輸出頻率低于65Hz的低頻信號Ul ；高通濾波單元是由電容C2、電阻R3組成的高通濾波電路，本發(fā)明中電容C2為47nF，電阻R3為82ΚΩ，將經(jīng)低通濾波單元處理后的信號Ul中的低次諧波濾除，使得頻率小于40Hz的信號被濾除,輸出頻率大于40Hz且小于65Hz的信號U2 ；由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl和電容C2組成低通濾波單元和高通濾波單兀，其等效電路如圖3低通濾波電路和圖4聞通濾波電路所7]^。根據(jù)圖3所示的低通濾波電路，設(shè)電阻Rl=Zl,電阻R2=Z2，電容C1=Z3，A=U1/UA則有:
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)電壓過零點檢測方法，其特征在于，包括步驟: 1)將電網(wǎng)電壓降低為輸出電壓信號UA，且保持信號UA與電網(wǎng)電壓同相位； 2)將信號UA中的高次諧波濾除； 3)將信號UA中的低次諧波濾除； 4)將信號UA轉(zhuǎn)換為方波UB； 5)濾除方波UB中毛刺，并輸出同一頻率的潔凈信號UC； 6)進行數(shù)據(jù)處理，并輸出處理后的電網(wǎng)電壓過零點信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟2)將信號UA中的高次諧波濾除，輸出頻率低于65Hz的低頻信號Ul ;所述步驟3)將信號Ul中的低次諧波濾除，使得頻率小于40Hz的信號被濾除，輸出頻率大于40Hz且小于65Hz的信號U2 ;所述步驟4)將信號U2轉(zhuǎn)換為同頻率的方波信號UB。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟6)的具體方法為: 61)40 μ s 一次開始計時； 62)讀取相應(yīng)引腳值，引腳值為0，進入步驟C);引腳值不為0，返回步驟Α)； 63)給出電網(wǎng)電壓過零點信號，結(jié)束。
4.用于實現(xiàn)上述任一項權(quán)利要求所述的檢測方法的檢測裝置，其特征在于，包括依次連接的: 同步變壓單元，用于將電網(wǎng)電壓降低為輸出電壓信號UA，且保持信號UA與電網(wǎng)電壓同相位； 低通濾波單元，用于將信號UA中的高次諧波濾除； 高通濾波單元，用于將信號UA中的低次諧波濾除； 方波生成單元，用于將信號UA轉(zhuǎn)換為方波UB ； 滯回比較單元，用于濾除方波UB中毛刺，并輸出同一頻率的潔凈信號UC ； 數(shù)據(jù)處理和過零點輸出單元，用于進行數(shù)據(jù)處理，并輸出處理后的電網(wǎng)電壓過零點信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測裝置，其特征在于，所述同步變壓單元為三相同步變壓器或單相同步變壓器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置的具體電路包括電阻Rl R7，電容Cl C2，運放AlA以及比較器Α2 ;信號UA經(jīng)電阻Rl連至電容Cl，電阻R2 —端接地，另一端分別與電阻Rl和電容Cl連接；電容C2 —端連接至電阻Rl和電阻R2的共同節(jié)點，另一端分別與電阻R3以及運放AlA的負極端連接；電阻R3和電容C2的共同節(jié)點連接至運放AlA的輸出端，運放AlA的正極端與電阻R4連接，電阻R4接地；運放AlA的輸出端經(jīng)電阻R5分別與比較器Α2的正極端以及電阻R6連接，比較器Α2的負極端接地，比較器Α2的輸出端與電阻R6的共同節(jié)點與電阻R7連接，并輸出信號UC。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測裝置，其特征在于，所述低通濾波單元是由電阻Rl、電阻R2、電容Cl組成的低通濾波電路；所述高通濾波單元是由電容C2、電阻R3組成的高通濾波電路；所述方波生成單元是由運放AlA和電阻R4組成的方波生成電路；所述滯回比較單元是由電阻R5、電阻R6、比較器Α2、電阻R7組成的滯回比較電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理和過零點輸出單元為DSP處理器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)電壓過零點檢測方法，包括步驟1)將電網(wǎng)電壓降低為輸出電壓信號UA，且保持信號UA與電網(wǎng)電壓同相位；2)將信號UA中的高次諧波濾除；3)將信號UA中的低次諧波濾除；4)將信號UA轉(zhuǎn)換為方波UB；5)濾除方波UB中毛刺，并輸出同一頻率的潔凈信號UC；6)進行數(shù)據(jù)處理，并輸出處理后的電網(wǎng)電壓過零點信號。并提供了實現(xiàn)該檢測方法的檢測裝置，在電網(wǎng)諧波含量較大時，依然能準(zhǔn)確的檢測出電網(wǎng)電壓過零點，有效提高了電能質(zhì)量監(jiān)測與治理設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性。
文檔編號G01R19/175GK103197130SQ20131014832
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者王慶玉, 張青青, 張高峰, 王大鵬, 蘇文博 申請人:國家電網(wǎng)公司, 山東電力集團公司電力科學(xué)研究院