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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
工業(yè)常用的能量回饋裝置系統(tǒng)構(gòu)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(wǎng)電源的相位，來觸發(fā)功率電力電子元件的導(dǎo)通關(guān)斷，實現(xiàn)直流電流流向交流電 網(wǎng)，當(dāng)電流相位和電網(wǎng)電壓相位差大于90度時，實現(xiàn)了能量回送到電網(wǎng)。相位檢測環(huán)節(jié)是實現(xiàn)能量正確回送電網(wǎng)的關(guān)鍵，通常情況下，它由變壓器、濾波器 以及最后的電源相位檢測電路幾部分構(gòu)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，一般采用Y/Y結(jié)構(gòu)或A/A結(jié)構(gòu)，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(chǎn)生的干擾信號以及電網(wǎng)雜波，為了不對電網(wǎng)工頻電壓信號產(chǎn)生相 移，濾波器采用的濾波電路通常只針對2KHz以上的干擾信號進行濾波，回饋系統(tǒng)在電網(wǎng)電 壓正常的情況下，電網(wǎng)電壓信號的處理過程如圖2所示，電壓波形分別對應(yīng)于圖1標(biāo)注的A、 B、C三點；最后電源相位檢測電路通過檢測經(jīng)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(wǎng)電壓的相位。當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)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。由于 諧波干擾以及濾波器造成的相移使得電壓過零點產(chǎn)生變化，甚至是在跳動，tl與t2不重合 (虛線表示畸變的電網(wǎng)電壓信號且含毛刺干擾，實線表示標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)電壓信號)。由于上述原因，當(dāng)電網(wǎng)電壓波形畸變嚴重時，過零點的檢測方法會導(dǎo)致能量回饋 裝置對電源相位檢測不準(zhǔn)確，回饋裝置無法正常工作。為了得到標(biāo)準(zhǔn)的正弦電壓信號，通常情況下對濾波器的參數(shù)進行調(diào)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(dāng)?shù)痛沃C波含量比較大時，增大低通濾波 時間常數(shù)的方法可以獲得電源電壓的基波信號，但同時會導(dǎo)致較大的相移，檢測信號無法 反應(yīng)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，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(shù)比較大，體積發(fā)熱都有問題，同時由于采用了 RLC元件，也導(dǎo)致相移，且參數(shù)匹配復(fù) 雜，靈活性差。也可以采用數(shù)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 檢測電路部分將通過變壓器降壓后的電源電壓信號直接進行A/D轉(zhuǎn)換后，進行傅里葉分 解，采用數(shù)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(shù)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(shù)字電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述技術(shù)問題而設(shè)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(wǎng)電壓檢測相位。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)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(wǎng)電壓(Ui)經(jīng)移相變壓器輸出給低通濾波 電路，低通濾波電路濾波后給電源相位檢測電路，最后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(chǎn)生滯后相移，通過兩者組合互補 后對電源基波不產(chǎn)生相移。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其移相變壓器采用Y/A接法，或采 用A/Y接法，通過調(diào)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，其移相變壓器采用原邊Y或A接 法，移相變壓器采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(shù)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(diào)整濾波時間常數(shù)，其對基波信號產(chǎn)生任意角度滯后移相。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(guān)系可以互換。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(wǎng)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，可采用相序檢測電路對接入的電網(wǎng)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(chǎn)生滯后移相，最終獲得與電網(wǎng)電壓相同相位的電網(wǎng)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(wǎng)同相位的電壓信號的過零點，獲得準(zhǔn)確的電 源相位，提供給回饋控制電路使用。本發(fā)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(jié)構(gòu)簡單，濾 波效果好，對電源實現(xiàn)隔離、降壓、濾波的同時，檢測信號對電源基波不產(chǎn)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(wǎng)電壓的適應(yīng)能力增強。


圖1為能量回饋裝置系統(tǒng)框圖。圖2為電網(wǎng)電壓無畸變情況下的電網(wǎng)電壓信號處理過程波形圖。圖3為電網(wǎng)電壓畸變導(dǎo)致過零點偏移波形圖。圖4為電網(wǎng)電壓畸變情況下采用調(diào)整濾波器參數(shù)方式處理過程波形圖。圖5為帶相位補償?shù)碾娋W(wǎng)電壓信號處理過程波形圖。圖6為帶相位補償?shù)碾娋W(wǎng)電壓相位檢測系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。如圖6所示，本發(fā)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(wǎng)電壓經(jīng)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(wǎng)電壓相序，獲知移相變壓器輸出相 位變化；低通濾波電路濾波后給電源相位檢測電路，最后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(wǎng)，當(dāng)電網(wǎng) 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(dāng)電網(wǎng)電壓相序 為負時，移相變壓器使變壓器付邊輸出相位滯后原邊n /6。所述一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，移相變壓器原邊采用Y或A接法， 付邊采用延邊三角形接法，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(shù)可以選擇性更大，同時方便采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后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(guān)系可以互換。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(wǎng)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，采用相序檢測電路對 接入的電網(wǎng)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(chǎn)生滯后移相，最終獲得與電網(wǎng)電壓相同相位的電網(wǎng)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(wǎng)同相位的電壓信號的過零點，獲得準(zhǔn)確的電 源相位，提供給回饋控制電路使用。本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式,任何人在本發(fā)明的啟示下得出的其他任何與 本發(fā)明相同或相近似的產(chǎn)品，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)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；其特征在于電網(wǎng)電壓(Ui)經(jīng)移相變壓器輸出給低通濾波電路，低通濾波電路濾波后給電源相位檢測電路，最后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(chǎn)生滯后相移，通過兩者組合互補后對電源基波不產(chǎn)生相移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特征在于移相 變壓器采用Y/A接法，或采用A/Y接法，通過調(diào)整相序，可以獲得超前相位Ji/6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特征在于移相 變壓器采用原邊Y或△接法，移相變壓器采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(shù)可以選擇性更大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特征在于低通 濾波電路對該信號進行濾波，通過調(diào)整濾波時間常數(shù)，其對基波信號產(chǎn)生任意角度滯后移 相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特征在于低通 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(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特征在于相位 檢測電路是通過電壓過零比較獲得電源電壓相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特征在于低通 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(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量回饋裝置中電源相位檢測裝置，其特征在于移相 變壓器與低通濾波電路相互之間位置關(guān)系可以互換。
9.一種能量回饋裝置中電源相位檢測方法，其特征在于相位檢測按照如下流程工作①含有諧波的電網(wǎng)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，可采用相序檢測電路對接入的電網(wǎng)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(chǎn)生滯后移相，最終獲得與電網(wǎng)電壓相同相位的電網(wǎng)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(wǎng)同相位的電壓信號的過零點，獲得準(zhǔn)確的電源相 位，提供給回饋控制電路使用。
全文摘要
本發(fā)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(wǎng)電壓經(jīng)移相變壓器輸出給低通濾波電路，低通濾波電路濾波后給電源相位檢測電路，最后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(jié)構(gòu)簡單，濾波效果好，對電源實現(xiàn)隔離、降壓、濾波的同時，檢測信號對電源基波不產(chǎn)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(wǎng)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(wǎng)電壓的適應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者丁金龍 申請人:北京中紡銳力機電有限公司