專利名稱：一種電網電壓過零點檢測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種過零點檢測方法，具體涉及一種電網電壓過零點檢測方法及裝置。屬于電力電子技術領域。
背景技術：
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廣泛應用各行各業，同時，各行業對電能質量的要求也在不斷提高，相應的電能質量監測與治理設備應運而生，不論電能質量監測設備或者電能質量治理設備都需要對電網電壓進行過零點檢測，電能質量監測設備可以以此來確定相位、相序等參數，而電能質量治理設備，如有源電力濾波器(APF)、動態無功發生器(SVG)，都需要檢測電網電壓過零點，以便更好的補償電網諧波或無功，電網電壓過零點檢測成為電能質量監測和治理領域一項重要技術。為此，電能質量監測與治理行業的技術人員，提出了不同的電網電壓過零點檢測方法，這些方法大都比較復雜，對所用元件精度要求比較高，且在電網諧波含量比較大的情況下，很難準確檢測出電網電壓過零點。
發明內容
本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種電網電壓過零點檢測方法
及裝置。為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:一種電網電壓過零點檢測方法，包括步驟:I)將電網電壓降低為輸出電壓信號UA，且保持信號UA與電網電壓同相位；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)進行數據處理，并輸出處理后的電網電壓過零點信號。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)給出電網電壓過零點信號，結束。在步驟61)中，選擇40 μ s —次計時是因為:電網周期20ms，40 μ s讀取電網電流一次，一個電網周期(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電流的幅值)可讀取500個點，合成諧波正弦波電流時，數據處理器(DSP或FPGA等)的計算量適中，假如20 μ s讀取一次電網電流，則一個電網周期讀取的點數為1000個，數據處理器的計算量會3倍或4倍或更高倍數的增加，數據處理器的容量也會成幾何級數增加，所以選取40μ s比較合適。用于實現上述檢測方法的檢測裝置，包括依次連接的:同步變壓單元，用于將電網電壓降低為輸出電壓信號UA，且保持信號UA與電網電壓同相位；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;數據處理和過零點輸出單元，用于進行數據處理，并輸出處理后的電網電壓過零點信號。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明需要，可將電網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。所述數據處理和過零點輸出單元為DSP處理器。本發明的有益效果是，本發明只需檢測A相電網電壓過零點，可根據B/C相與A相電壓相位差，推導出B/C相相位，相應的硬件電路簡單可靠，且在電網諧波含量較大時，依然能準確的檢測出電網電壓過零點，有效提高了電能質量監測與治理設備的穩定性、可靠性，從而有效降低了電能質量監測與治理設備的成本，有利于提高使用該技術的電能質量與治理設備市場競爭優勢，有利于進一步清潔電網的電能質量。
圖1為本發明的裝置原理圖；圖2為本發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為數據處理流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步的闡述，應該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發明，并不對其內容進行限定。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，將電網電壓信號處理同頻率的信號UA。信號UA經電阻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，本發明中電容C2為47nF，電阻R3為82ΚΩ，將經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]^。根據圖3所示的低通濾波電路，設電阻Rl=Zl,電阻R2=Z2，電容C1=Z3，A=U1/UA則有:
權利要求
1.一種電網電壓過零點檢測方法，其特征在于，包括步驟: 1)將電網電壓降低為輸出電壓信號UA，且保持信號UA與電網電壓同相位； 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)進行數據處理，并輸出處理后的電網電壓過零點信號。
2.根據權利要求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轉換為同頻率的方波信號UB。
3.根據權利要求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)給出電網電壓過零點信號，結束。
4.用于實現上述任一項權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，用于將電網電壓降低為輸出電壓信號UA，且保持信號UA與電網電壓同相位； 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 ； 數據處理和過零點輸出單元，用于進行數據處理，并輸出處理后的電網電壓過零點信號。
5.根據權利要求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.根據權利要求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的共同節點與電阻R7連接，并輸出信號UC。
7.根據權利要求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.根據權利要求4所述的檢測裝置，其特征在于，所述數據處理和過零點輸出單元為DSP處理器。
全文摘要
本發明公開了一種電網電壓過零點檢測方法，包括步驟1)將電網電壓降低為輸出電壓信號UA，且保持信號UA與電網電壓同相位；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)進行數據處理，并輸出處理后的電網電壓過零點信號。并提供了實現該檢測方法的檢測裝置，在電網諧波含量較大時，依然能準確的檢測出電網電壓過零點，有效提高了電能質量監測與治理設備的穩定性、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 優先權日2013年4月25日
發明者王慶玉, 張青青, 張高峰, 王大鵬, 蘇文博 申請人:國家電網公司, 山東電力集團公司電力科學研究院