[发明专利]一种电网电压过零点检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种过零点检测方法，具体涉及一种电网电压过零点检测方法及装置。属于电力电子技术领域。

背景技术

随着社会的进步，电能作为一种清洁、快捷、输送方便的可控型能源已经广泛应用各行各业，同时，各行业对电能质量的要求也在不断提高，相应的电能质量监测与治理设备应运而生，不论电能质量监测设备或者电能质量治理设备都需要对电网电压进行过零点检测，电能质量监测设备可以以此来确定相位、相序等参数，而电能质量治理设备，如有源电力滤波器(APF)、动态无功发生器(SVG)，都需要检测电网电压过零点，以便更好的补偿电网谐波或无功，电网电压过零点检测成为电能质量监测和治理领域一项重要技术。

为此，电能质量监测与治理行业的技术人员，提出了不同的电网电压过零点检测方法，这些方法大都比较复杂，对所用元件精度要求比较高，且在电网谐波含量比较大的情况下，很难准确检测出电网电压过零点。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种电网电压过零点检测方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种电网电压过零点检测方法，包括步骤：

1）将电网电压降低为输出电压信号UA，且保持信号UA与电网电压同相位；

2）将信号UA中的高次谐波滤除；

3）将信号UA中的低次谐波滤除；

4）将信号UA转换为方波UB；

5）滤除方波UB中毛刺，并输出同一频率的洁净信号UC；

6）进行数据处理，并输出处理后的电网电压过零点信号。

所述步骤2）将信号UA中的高次谐波滤除，输出频率低于65Hz的低频信号U1；所述步骤3）将信号U1中的低次谐波滤除，使得频率小于40Hz的信号被滤除，输出频率大于40Hz且小于65Hz的信号U2；所述步骤4）将信号U2转换为同频率的方波信号UB。

所述步骤6）的具体方法为：

61）40μs一次开始计时；

62）读取相应引脚值，引脚值为0，进入步骤C）；引脚值不为0，返回步骤A）；

63）给出电网电压过零点信号，结束。

在步骤61）中，选择40μs一次计时是因为：

电网周期20ms，40μs读取电网电流一次，一个电网周期（傅里叶变换和瞬时无功理论要求必须一个周期才能计算电网电流的幅值）可读取500个点，合成谐波正弦波电流时，数据处理器（DSP或FPGA等）的计算量适中，假如20μs读取一次电网电流，则一个电网周期读取的点数为1000个，数据处理器的计算量会3倍或4倍或更高倍数的增加，数据处理器的容量也会成几何级数增加，所以选取40μs比较合适。

用于实现上述检测方法的检测装置，包括依次连接的：

同步变压单元，用于将电网电压降低为输出电压信号UA，且保持信号UA与电网电压同相位；

低通滤波单元，用于将信号UA中的高次谐波滤除；

高通滤波单元，用于将信号UA中的低次谐波滤除；

方波生成单元，用于将信号UA转换为方波UB；

滞回比较单元，用于滤除方波UB中毛刺，并输出同一频率的洁净信号UC；

数据处理和过零点输出单元，用于进行数据处理，并输出处理后的电网电压过零点信号。

所述同步变压单元为三相同步变压器或单相同步变压器。例如变比为390V:28V，功率为100W的三相同步变压器即可满足本发明需要，可将电网电压信号处理同频率的信号UA。

所述检测装置的具体电路包括电阻R1～R7，电容C1～C2，运放A1A以及比较器A2；信号UA经电阻R1连至电容C1，电阻R2一端接地，另一端分别与电阻R1和电容C1连接；电容C2一端连接至电阻R1和电阻R2的共同节点，另一端分别与电阻R3以及运放A1A的负极端连接；电阻R3和电容C2的共同节点连接至运放A1A的输出端，运放A1A的正极端与电阻R4连接，电阻R4接地；运放A1A的输出端经电阻R5分别与比较器A2的正极端以及电阻R6连接，比较器A2的负极端接地，比较器A2的输出端与电阻R6的共同节点与电阻R7连接，并输出信号UC，运放A1A和比较器A2均与15V电源连接，电阻R7与3.3V电源连接。