一種基于運放電路的電網波形偵測方法與流程
本發明涉及電網波形偵測，尤其涉及一種基于運放電路的電網波形偵測方法。
背景技術：
近年來，隨著家用儲能系統技術的日益成熟，具有清潔、便捷、智能化的電力送入了千家萬戶。但是不同的用戶處于不同的電網環境，電網質量的好差也直接影響到了儲能系統是否能將干凈、健康的能源帶給用戶。比如電網諧波含量的增加將會導致電氣設備壽命縮短,甚至損壞,網損加大,系統發生諧波諧振的可能性增加,同時可能引起繼電保護和自動裝置誤動,儀表指示和電度計量不準以及通信受干擾等一系列問題。如果電網質量很差，而用戶又安裝了家用儲能系統，因電網質量差而使電氣設備壽命縮短甚至損壞，儲能系統也隨之崩潰，造成不可挽回的損失，所以需要一種安全、可靠、自動化的電網波形偵測方法來監測電網的健康指數。
電網有電壓、電流、頻率、功率等多個參數，但是這些參數的計算需要對電網波形進行一個周期的采集后才能得到。
技術實現要素：
為克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種基于運放電路的電網波形偵測方法，通過對采樣窗口內采樣起始點的設定，使得采樣窗口內采樣點值精確，采樣點數固定且波形同步，使得電網在1/5個周期就可以對電網健康指數作出判斷。
本發明揭示了一種電網波形偵測電路，包括主控芯片mcu，ad采樣運放電路連接主控芯片mcu的ad采樣端口，輸入捕捉運放電路連接主控芯片mcu的i/o端口，其中ad采樣運放電路連接電網，實現對電網波形的壓縮，輸入捕捉運放電路連接點網，形成與電網波形同步的方波。
一種基于運放電路的電網波形偵測方法，包括如下內容：
a、利用輸入捕捉運放電路與電網連接，形成與電網波形同步的方波，利用ad采樣運放電路與電網連接，形成與電網波形同步且振幅減小的正弦波；
b、利用主控芯片的i/o端口連接輸入捕捉運放電路，開啟主控芯片內的輸入捕捉中斷，檢測輸入捕捉運放電路形成的方波并計算獲得方波周期t；
c、利用主控芯片的ad采樣端口連接ad采樣運放電路，根據采樣周期t對電網電壓進行采樣，其中ad采樣周期t=t/n，n為預先設定的一個周期內的采樣點數；
d、在主控芯片內設定專門存儲區作為采樣窗口對一個周期內n個采樣點的瞬時電壓值um進行存儲，其中瞬時電壓值um=ad數據寄存器值*ad精度值*ad參考電壓值*l，m=1~n，l表示運放電路的比例值，為1：100，該瞬時電壓值在進行ad采樣時為邊采樣邊計算存儲；
e、通過步驟d獲得的瞬時電壓值計算獲得平均值，并獲得瞬時電壓值偏移量u0=
f、設定專門存儲區的存儲范圍為一個周期，其內部只能存儲n個采樣點電壓值，為確保專門存儲區的起始點為電網周期過零點，在輸入捕捉中斷中設置起存觸發點，該觸發點為方波的上升沿，當輸入捕捉中斷檢測到上升沿，則表示該時刻為存儲觸發點，從該時刻開始的每個采樣點的采樣值均存儲至專門存儲區內，形成一個電網周期的n個采樣點的電壓值；
g、隨著電網變化，后續周期內的n個采樣值一一覆蓋原先專門存儲區內的對應采樣點的采樣值；
h、設定分析周期為t/5，在進行新一輪周期采樣時，當采樣點數從1進行到n/5時，對1/5周期的采樣點數值進行有效值計算，獲得有效值u=
本發明所揭示的一種基于運放電路的電網波形偵測方法，其要實現1/5周期就可對電網質量健康做出判斷，對于1/5周期判斷電網質量最大的難點就是如何保證采樣窗口內起始采樣點為電網周期的過零點，保證采樣窗口內采樣點值精確，數量一定且波形同步，針對這個難點，本發明采用了一種偵測電路配合偵測，其中利用一個運放電路將電網正弦波變為同步的方波，從而獲得電網周期值，再利用另一個運放電路將電網進行壓縮，通過主控芯片的ad采樣端口按照預設的采樣點數n進行采樣，同時獲得采樣周期值，通過輸入捕捉中斷電路對方波進行捕捉，在出現上升沿時則表示該時刻為電網過零點，ad采樣端口就將該時刻的采樣點送入采樣窗口作為第一個采樣起始點，后續按照采樣周期值進行n個點的采樣，且每一個點的采樣都在采樣窗口內覆蓋前一次的采樣點值，這種操作可以確保采樣窗口內每一次的周期波形起始點均為過零點，且采樣窗口內采樣點數量始終為n，且波形始終同步。
在此基礎上通過對1/5個周期的采樣點數的有效值與標準波形對應的1/5周期有效值進行比對，就可以做出電網質量判斷，無需進行整個周期采集運算進行判斷。
與現有技術相比，本發明的一種基于運放電路的電網波形偵測方法及方法，具有如下有益之處：
可以實現1/5周期快速檢測電網質量，對于50hz的電網，在4ms之內就可快速檢測出電網故障，設定采樣窗口，通過對采樣起始點的控制，確保其為過零點，為后續采樣運算提供可靠保證，在采樣時可以自動計算電網偏移量，確保獲得的瞬時電壓的精準度，對于1/5周期電網有效值的運算采用均方根計算，減小電網中小毛刺的影響。
附圖說明
圖1是本發明所揭示的電網波形偵測電路的原理圖。
具體實施方式
下面將結合本發明的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整的描述。
如圖1所示，本發明所揭示的一種電網波形偵測電路，本發明揭示了一種電網波形偵測電路，包括主控芯片mcu，ad采樣運放電路連接主控芯片mcu的ad采樣端口，輸入捕捉運放電路連接主控芯片mcu的i/o端口，其中ad采樣運放電路連接電網，實現對電網波形的壓縮，輸入捕捉運放電路連接點網，形成與電網波形同步的方波。
一種基于運放電路的電網波形偵測方法，包括如下內容：
a、利用輸入捕捉運放電路與電網連接，形成與電網波形同步的方波，利用ad采樣運放電路與電網連接，形成與電網波形同步且振幅減小的正弦波；
b、利用主控芯片的i/o端口連接輸入捕捉運放電路，開啟主控芯片內的輸入捕捉中斷，檢測輸入捕捉運放電路形成的方波并計算獲得方波周期t；
c、利用主控芯片的ad采樣端口連接ad采樣運放電路，根據采樣周期t對電網電壓進行采樣，其中ad采樣周期t=t/n，n為預先設定的一個周期內的采樣點數；
d、在主控芯片內設定專門存儲區作為采樣窗口對一個周期內n個采樣點的瞬時電壓值um進行存儲，其中瞬時電壓值um=ad數據寄存器值*ad精度值*ad參考電壓值*l，m=1~n，l表示運放電路的比例值，為1：100，該瞬時電壓值在進行ad采樣時為邊采樣邊計算存儲；
e、通過步驟d獲得的瞬時電壓值計算獲得平均值，并獲得瞬時電壓值偏移量u0=
f、設定專門存儲區的存儲范圍為一個周期，其內部只能存儲n個采樣點電壓值，為確保專門存儲區的起始點為電網周期過零點，在輸入捕捉中斷中設置起存觸發點，該觸發點為方波的上升沿，當輸入捕捉中斷檢測到上升沿，則表示該時刻為存儲觸發點，從該時刻開始的每個采樣點的采樣值均存儲至專門存儲區內，形成一個電網周期的n個采樣點的電壓值；
g、隨著電網變化，后續周期內的n個采樣值一一覆蓋原先專門存儲區內的對應采樣點的采樣值；
g、設定分析周期為t/5，在進行新一輪周期采樣時，當采樣點數從1進行到n/5時，對1/5周期的采樣點數值進行有效值計算，獲得有效值u=
本發明的技術內容及技術特征已揭示如上，然而熟悉本領域的技術人員仍可能基于本發明的揭示而作種種不背離本發明精神的替換及修飾，因此，本發明保護范圍應不限于實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發明的替換及修飾，并為本專利申請權利要求所涵蓋。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！