[发明专利]一种能量回馈装置中电源相位检测装置和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源相位检测装置和检测方法，具体地说，涉及一种能量回馈装置中的电源相位检测装置和检测方法。

背景技术

工业常用的能量回馈装置系统构造如图1所示，其基本工作原理都是控制电路通过检测电网电源的相位，来触发功率电力电子元件的导通关断，实现直流电流流向交流电网，当电流相位和电网电压相位差大于90度时，实现了能量回送到电网。

相位检测环节是实现能量正确回送电网的关键，通常情况下，它由变压器、滤波器以及最后的电源相位检测电路几部分构成，如图1中虚框部分所示。

其中变压器主要起到隔离和降压的作用，一般采用Y/Y结构或Δ/Δ结构，保证原副边电压相位一致的同时将电源电压进行隔离和降压；滤波器主要为了滤除回馈系统工作时电力电子器件斩波产生的干扰信号以及电网杂波，为了不对电网工频电压信号产生相移，滤波器采用的滤波电路通常只针对2KHz以上的干扰信号进行滤波，回馈系统在电网电压正常的情况下，电网电压信号的处理过程如图2所示，电压波形分别对应于图1标注的A、B、C三点；最后电源相位检测电路通过检测经过隔离降压和滤波处理后的电压信号的过零点来获得电网电压的相位。

当电网电压发生严重畸变时，电压波形可能会变成如图3虚线所示的样子。由于谐波干扰以及滤波器造成的相移使得电压过零点产生变化，甚至是在跳动，t1与t2不重合(虚线表示畸变的电网电压信号且含毛刺干扰，实线表示标准的电网电压信号)。

由于上述原因，当电网电压波形畸变严重时，过零点的检测方法会导致能量回馈装置对电源相位检测不准确，回馈装置无法正常工作。

为了得到标准的正弦电压信号，通常情况下对滤波器的参数进行调整，比如可以采用一阶或二阶低通滤波电路的方法进行滤波，当低次谐波含量比较大时，增大低通滤波时间常数的方法可以获得电源电压的基波信号，但同时会导致较大的相移，检测信号无法反应电源的真实相位，此种情况下回馈装置的回馈能力大大下降，甚至引起严重的故障，波形变化如图4所示。

另外，采用谐振滤波的方法只能针对某一频率的谐波进行滤除；对于低次谐波，电感参数比较大，体积发热都有问题，同时由于采用了RLC元件，也导致相移，且参数匹配复杂，灵活性差。

也可以采用数字滤波方式达到目的，在图2中略去硬件滤波器环节，在电源相位检测电路部分将通过变压器降压后的电源电压信号直接进行A/D转换后，进行傅里叶分解，采用数字滤波方法提取基波信号，也可以获得电源的相位信号，但需要采用DSP等数字信号处理装置才能完成，成本高，同时易将干扰信号引入数字电路。

发明内容

本发明正是为了解决上述技术问题而设计的一种能量回馈装置中电源相位检测装置和检测方法，其可滤除低次谐波的同时获得正确的电网电压检测相位。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种能量回馈装置中电源相位检测装置，包括回馈功率电路、回馈控制电路、移相变压器、低通滤波电路和电源相位检测电路；电网电压(U_i)经移相变压器输出给低通滤波电路，低通滤波电路滤波后给电源相位检测电路，最后输出给回馈控制电路从而控制回馈功率电路；通过移相变压器获得超前相移，低通滤波电路产生滞后相移，通过两者组合互补后对电源基波不产生相移。

所述一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其移相变压器采用Y/Δ接法，或采用Δ/Y接法，通过调整相序，可以获得超前相位π/6。

所述一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其移相变压器采用原边Y或Δ接法，移相变压器采用付边延边三角形接法，可以获得不同角度的超前相位，超前相位越大，低通滤波电路的滤波时间常数可以选择性更大。

所述一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其低通滤波电路对该信号进行滤波，通过调整滤波时间常数，其对基波信号产生任意角度滞后移相。

所述一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其低通滤波电路对该信号进行滤波，其可对三次以上谐波造成衰减。

所述一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其相位检测电路是通过电压过零比较获得电源电压相位。

所述一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其低通滤波电路为一阶有源或无源滤波，或多阶有源或无源滤波。

所述一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其移相变压器与低通滤波电路相互之间位置关系可以互换。

一种能量回馈装置中电源相位检测方法，其相位检测按照如下流程工作：