一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置和檢測方法
2023-05-19 05:51:36
專利名稱：一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置和檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種電源相位檢測裝置和檢測方法，具體地說，涉及一種能量回饋裝 置中的電源相位檢測裝置和檢測方法。
背景技術：
工業常用的能量回饋裝置系統構造如圖1所示，其基本工作原理都是控制電路通 過檢測電網電源的相位，來觸發功率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於90度時，實現了能量回送到電網。相位檢測環節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 以及最後的電源相位檢測電路幾部分構成，如圖1中虛框部分所示。其中變壓器主要起到隔離和降壓的作用，一般採用Y/Y結構或A/A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工 作時電力電子器件斬波產生的幹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，濾波器採用的濾波電路通常只針對2KHz以上的幹擾信號進行濾波，回饋系統在電網電 壓正常的情況下，電網電壓信號的處理過程如圖2所示，電壓波形分別對應於圖1標註的A、 B、C三點；最後電源相位檢測電路通過檢測經過隔離降壓和濾波處理後的電壓信號的過零 點來獲得電網電壓的相位。當電網電壓發生嚴重畸變時，電壓波形可能會變成如圖3虛線所示的樣子。由於 諧波幹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幹擾，實線表示標準的電網電壓信號)。由於上述原因，當電網電壓波形畸變嚴重時，過零點的檢測方法會導致能量回饋 裝置對電源相位檢測不準確，回饋裝置無法正常工作。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 採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的基波信號，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4所示。另外，採用諧振濾波的方法只能針對某一頻率的諧波進行濾除；對於低次諧波，電 感參數比較大，體積發熱都有問題，同時由於採用了 RLC元件，也導致相移，且參數匹配復 雜，靈活性差。也可以採用數字濾波方式達到目的，在圖2中略去硬體濾波器環節，在電源相位 檢測電路部分將通過變壓器降壓後的電源電壓信號直接進行A/D轉換後，進行傅立葉分 解，採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，但需要採用DSP等數字 信號處理裝置才能完成，成本高，同時易將幹擾信號引入數字電路。
發明內容
本發明正是為了解決上述技術問題而設計的一種能量回饋裝置中電源相位檢測 裝置和檢測方法，其可濾除低次諧波的同時獲得正確的電網電壓檢測相位。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，包括回饋功率電路、回饋控制電路、移相 變壓器、低通濾波電路和電源相位檢測電路；電網電壓(Ui)經移相變壓器輸出給低通濾波 電路，低通濾波電路濾波後給電源相位檢測電路，最後輸出給回饋控制電路從而控制回饋 功率電路；通過移相變壓器獲得超前相移，低通濾波電路產生滯後相移，通過兩者組合互補 後對電源基波不產生相移。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其移相變壓器採用Y/A接法，或採 用A/Y接法，通過調整相序，可以獲得超前相位Ji/6。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其移相變壓器採用原邊Y或A接 法，移相變壓器採用付邊延邊三角形接法，可以獲得不同角度的超前相位，超前相位越大， 低通濾波電路的濾波時間常數可以選擇性更大。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其低通濾波電路對該信號進行濾 波，通過調整濾波時間常數，其對基波信號產生任意角度滯後移相。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其低通濾波電路對該信號進行濾 波，其可對三次以上諧波造成衰減。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其相位檢測電路是通過電壓過零比 較獲得電源電壓相位。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其低通濾波電路為一階有源或無源 濾波，或多階有源或無源濾波。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其移相變壓器與低通濾波電路相互 之間位置關係可以互換。一種能量回饋裝置中電源相位檢測方法，其相位檢測按照如下流程工作①含有諧波的電網電壓(仏)信號通過移相變壓器的移相作用，獲得相位超前的電 壓信號；為了保證移相變壓器對電壓進行超前移相，可採用相序檢測電路對接入的電網電 壓相序進行檢測，保證接入的是正確的相序；②通過低通濾波電路的濾波作用，對3次以上的諧波信號進行濾波衰減，同時 對基波信號相位產生滯後移相，最終獲得與電網電壓相同相位的電網電壓相位檢測信號 (Us)；③電源相位檢測電路通過檢測與電網同相位的電壓信號的過零點，獲得準確的電 源相位，提供給回饋控制電路使用。本發明的有益效果是該能量回饋裝置中電源相位檢測裝置成本低，結構簡單，濾 波效果好，對電源實現隔離、降壓、濾波的同時，檢測信號對電源基波不產生相移。該能量回 饋裝置中電源相位檢測方法能夠有效提高能量回饋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為能量回饋裝置系統框圖。圖2為電網電壓無畸變情況下的電網電壓信號處理過程波形圖。圖3為電網電壓畸變導致過零點偏移波形圖。圖4為電網電壓畸變情況下採用調整濾波器參數方式處理過程波形圖。圖5為帶相位補償的電網電壓信號處理過程波形圖。圖6為帶相位補償的電網電壓相位檢測系統框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。如圖6所示，本發明一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，包括回饋功率電路、 回饋控制電路、移相變壓器、低通濾波電路和電源相位檢測電路。電網電壓經Y/A移相變 壓器輸出給低通濾波電路，通過相序檢測電路判斷電網電壓相序，獲知移相變壓器輸出相 位變化；低通濾波電路濾波後給電源相位檢測電路，最後輸出給回饋控制電路從而控制回 饋功率電路。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其相序檢測電路檢測電網，當電網 電壓(仏)相序為正時，移相變壓器使變壓器付邊輸出相位超前原邊n/6;當電網電壓相序 為負時，移相變壓器使變壓器付邊輸出相位滯後原邊n /6。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，移相變壓器原邊採用Y或A接法， 付邊採用延邊三角形接法，可以獲得不同角度的超前相位，超前相位越大，低通濾波電路的 濾波時間常數可以選擇性更大，同時方便採用兩階以上的濾波電路，效果更好。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其低通濾波電路對該信號進行濾 波，其對基波信號移相滯後n/6。所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其低通濾波電路對該信號進行濾 波，其可對三次以上諧波造成衰減。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其相位檢測電路是通過電壓過零比 較獲得電源電壓相位。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其濾波電路為一階有源或無源濾 波，或多階有源或無源濾波。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其移相變壓器與濾波電路相互之間 位置關係可以互換。如圖5所示，所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測方法，其相位檢測按照如下 流程工作①含有諧波的電網電壓(仏)信號通過移相變壓器的移相作用，獲得相位超前的電 壓信號；為了保證移相變壓器對電壓進行超前移相，如圖5(B)所示，採用相序檢測電路對 接入的電網電壓相序進行檢測，保證接入的是正確的相序。②通過低通濾波電路的濾波作用，對3次以上的諧波信號進行濾波衰減，同時 對基波信號相位產生滯後移相，最終獲得與電網電壓相同相位的電網電壓相位檢測信號 (Us)；該信號的正弦度大大提高，供給相位檢測電路使用，如圖5(C)所示。
③電源相位檢測電路通過檢測與電網同相位的電壓信號的過零點，獲得準確的電 源相位，提供給回饋控制電路使用。本發明不局限於上述最佳實施方式,任何人在本發明的啟示下得出的其他任何與 本發明相同或相近似的產品，均落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，包括回饋功率電路、回饋控制電路、移相變壓器、低通濾波電路和電源相位檢測電路；其特徵在於電網電壓(Ui)經移相變壓器輸出給低通濾波電路，低通濾波電路濾波後給電源相位檢測電路，最後輸出給回饋控制電路從而控制回饋功率電路；通過移相變壓器獲得超前相移，低通濾波電路產生滯後相移，通過兩者組合互補後對電源基波不產生相移。
2.根據權利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特徵在於移相 變壓器採用Y/A接法，或採用A/Y接法，通過調整相序，可以獲得超前相位Ji/6。
3.根據權利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特徵在於移相 變壓器採用原邊Y或△接法，移相變壓器採用付邊延邊三角形接法，可以獲得不同角度的 超前相位，超前相位越大，低通濾波電路的濾波時間常數可以選擇性更大。
4.根據權利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特徵在於低通 濾波電路對該信號進行濾波，通過調整濾波時間常數，其對基波信號產生任意角度滯後移 相。
5.根據權利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特徵在於低通 濾波電路對該信號進行濾波，其可對三次以上諧波造成衰減。
6.根據權利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特徵在於相位 檢測電路是通過電壓過零比較獲得電源電壓相位。
7.根據權利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特徵在於低通 濾波電路為一階有源或無源濾波，或多階有源或無源濾波。
8.根據權利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特徵在於移相 變壓器與低通濾波電路相互之間位置關係可以互換。
9.一種能量回饋裝置中電源相位檢測方法，其特徵在於相位檢測按照如下流程工作①含有諧波的電網電壓(仏)信號通過移相變壓器的移相作用，獲得相位超前的電壓信 號；為了保證移相變壓器對電壓進行超前移相，可採用相序檢測電路對接入的電網電壓相 序進行檢測，保證接入的是正確的相序；②通過低通濾波電路的濾波作用，對3次以上的諧波信號進行濾波衰減，同時對基波 信號相位產生滯後移相，最終獲得與電網電壓相同相位的電網電壓相位檢測信號(Us)；③電源相位檢測電路通過檢測與電網同相位的電壓信號的過零點，獲得準確的電源相 位，提供給回饋控制電路使用。
全文摘要
本發明公開了一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置和檢測方法，該裝置包括回饋功率電路、回饋控制電路、移相變壓器、低通濾波電路和電源相位檢測電路；電網電壓經移相變壓器輸出給低通濾波電路，低通濾波電路濾波後給電源相位檢測電路，最後輸出給回饋控制電路從而控制回饋功率電路。該能量回饋裝置中電源相位檢測裝置成本低，結構簡單，濾波效果好，對電源實現隔離、降壓、濾波的同時，檢測信號對電源基波不產生相移。該能量回饋裝置中電源相位檢測方法能夠有效提高電網電壓畸變情況下能量回饋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。
文檔編號G01R25/00GK101854063SQ20091008116
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月3日 優先權日2009年4月3日
發明者丁金龍 申請人:北京中紡銳力機電有限公司