一种应用于交流稳压电源的电压有效值采样方法
【专利摘要】本发明涉及交流稳压电源技术，特别是一种应用于交流稳压电源的电压有效值采样方法。它包含采样基准电压值设定、输入电压采集与比较、实时电压样本采集时间启动、按照设定采样频率对电源进行实时电压样本采集，电压样本值比较，判断瞬时电压波谷或波峰出现时机，确定交流稳压电源电压有效值等步骤，其目的是为了提出一种应用于交流稳压电源的电压有效值采样方法，使它能够在电网频率发生变化的情况下能够正常工作，同时又提高效率和抗干扰性能。与现有技术相比，具有采样点数少，CPU运算量低，执行速率高，当电压频率发生变化时，电压偏差小等优点。
【专利说明】
-种应用于交流稳压电源的电压有效值采样方法
技术领域
[0001]本发明设及交流稳压电源技术，特别是一种应用于交流稳压电源的电压有效值采 样方法。
【背景技术】
[0002 ]目前，公知的稳压电源能在特定频率(50HZ/60化）的电网情况下工作。其采样的原 理是，用近似的电压有效值代替此时的电压值。其采样的方法是:在已知电网频率(例如我 国市电频率是50Hz)的前提下，在电压的一个周期内，W-定的时间间隔进行采样，然后用 所有采样点的方均根值来代表此时的电压的有效值。但是，当电网频率发生变化时，采样点 数和时间间隔不变的情况下，采样电压值和真实电压值之间会出现偏差，超出其预定精度， 严重时会导致其不能正常工作。虽然可W缩短采集间隔，增加采集点，能缩小电压的偏差 值，但此需要大容量内存支持，容易出现死机，同时抗干扰能力也会被削弱，也是其弊端所 在。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提出一种应用于交流稳压电源的电压有效值采样方法，使它能够 在电网频率发生变化的情况下能够正常工作，同时又提高效率和抗干扰性能。
[0004] 为了达到上述目的，本发明采用W下技术解决方案：一种应用于交流稳压电源的 电压有效值采样方法，其特征在于它包含W下步骤：
[0005] (1)设定采样基准电压值K:所述采样基准电压值K按照Uinmin《K《（Uinmin+A)或 化inmax-A)《K《化nmax选取设定，Uinmin为稳压电源正常工作时最小输入电压的波谷值，Uinmax 为稳压电源正常工作时最小输入电压的波峰值，A为采样区间的电压调整范围，0<A《10V;
[0006] (2)设定采样频率fs:所述采样频率fs为标准电网频率f的10倍W上；
[0007] (3)输入电压Uo采集与比较:在设定时间间隔对输入电压Uo进行瞬时采集，将采集 的所述输入电压Uo与所述采样基准电压值K进行比较；
[0008] (4)启动电源实时电压样本采集：当所述输入电压Uo符合所述采样基准电压值K的 选取设定范围时，启动电源实时电压样本采集，按照采样频率fs对电源进行实时电压样本 采集，依次采集五个样本点的电压样本值1]1、肥、113、1]4、1]5，作为初始样本；
[0009] (5)对电压样本值进行比较，判断瞬时电压波谷或波峰出现时机，确定交流电压的 波谷值Umin或波峰值Umax:首先将初始样本的所述电压样本值1]1、肥、1]3、1]4、呪按照是否满足 U1>U2>U3《U4<呪或U1<U2《U3>U4>呪的关系进行比较；
[0010] 当初始样本的所述电压样本值111、肥、1]3、1]4、呪不能满足上述关系时，将第六个采 集的电压样本值U6作为第五个采集的所述电压样本值U5，原来第五个采集的所述电压样本 值呪赋给第四个采集的所述电压样本值U4,依次类推下去，然后再进行比较，直至关系满足 为止；
[0011 ] 当所述电压样本值Ul、U2、U3、U4、肌满足Ul > U2 > U3《U4 <呪关系时，则证明瞬时 电压波谷出现，取所述电压样本值U3作为瞬时电压波谷值，并将所述瞬时电压波谷值作为 交流电压的波谷值Umin;
[0012 ] 当所述电压样本值Ul、U2、U3、U4、肌满足Ul < U2《U3 > U4 >呪关系时，则证明瞬时 电压波峰出现，取所述电压样本值U3作为瞬时电压波峰值，并将所述瞬时电压波峰值作为 交流电压的波峰值Umax;
[0013] (6)确定交流稳压电源电压有效值IW:根据交流稳压电源电压有效值IW和交流 电压的波谷值Umin和波峰值Umax之间的函数关系
，从而确定 所述交流稳压电源电压有效值lUs。
[0014] 本发明为了保证数值稳定，排除干扰，对所述技术方案进行进一步设置:当所述电 压样本值叫、1]2、1]3、1]4、呪满足1]1>肥>1]3《1]4<呪或1]1<肥《1]3>1]4>呪关系时，取所述 电压样本值U2、U3、U4的平均值作为所述交流电压的波谷值Umin或所述交流电压的波峰值 Umaxo
[0015] 本发明与现有技术相比具有的有益效果:采样点数少，CPU运算量低，执行速率高， 能够保证数值稳定，排除干扰，而且当电压频率发生变化时，电压偏差小（当电压频率在40- 100化之间变化时，经测试偏差只有2-3V)，使得稳压电源在电压频率发生变化时能正常工 作。
【附图说明】
[0016] 图1为本实施例一采用波峰采样法示意图。
[0017] 图2为本实施例二采用波谷采样法示意图。
【具体实施方式】 [001引实施例1:
[0019] 如图1所示，本实施例一采用波峰采样方法对其采样过程进行详细说明，它包含W 下步骤：
[0020] (1)设定采样基准电压值K:所述采样基准电压值K按照（Umax-A)《K《Umax选取设 定，Uin^ax为稳压电源正常工作时最小输入电压的波峰值，A为采样区间的电压调整范围，0< A《10V;
[0021] (2)设定采样频率fs:所述采样频率fs为标准电网频率f的10倍W上；
[0022] (3)输入电压化采集与比较:在设定时间间隔对输入电压Uo进行瞬时采集，将采集 的所述输入电压化与所述采样基准电压值K进行比较；
[0023] (4)启动电源实时电压样本采集：当所述输入电压Uo符合所述采样基准电压值K的 选取设定范围时，启动电源实时电压样本采集，按照所述采样频率fs对电源进行实时电压 样本采集，依次采集五个样本点的电压样本值111、肥、1]3、1]4、1]5，作为初始样本。
[0024] (5)对电压样本值进行比较，判断瞬时电压波峰出现时机，确定交流电压波峰值 Umax:首先将初始样本的所述电压样本值111、肥、1]3、1]4、肌按照是否满足1]1<1]2《1]3>1]4> U5的关系进行比较；
[0025] 当前五个采集的所述电压样本值111、肥、1]3、1]4、肌不能满足上述关系，将第六个采 集的电压样本值U6作为第五个采集的所述电压样本值U5，原来第五个采集的所述电压样本 值呪赋给第四个采集的所述电压样本值U4,依次类推下去，然后再进行比较，直至关系满足 为止；
[0026] 当所述电压样本值Ul、U2、U3、U4、肌满足Ul < U2《U3 > U4 >呪关系时，则证明瞬时 电压波峰出现，同时为了保证数值稳定，排除干扰，取所述电压样本值U2、U3、U4的平均值作 为瞬时电压波峰值，并将所述瞬时电压波峰值作为交流电压波峰值Umax。
[0027] (6)确定交流稳压电源电压有效值Urms:根据交流稳压电源电压有效值Urms和交流 电压波峰值Umax之间的函数关系
，从而确定交流稳压电源电压有效值Urms。
[0028] 上述交流电压波峰值采集过程重复多次，当所述交流电压波峰值的采集个数达到 预定值后，对所述交流电压波峰值进行一次处理，去掉其中的最大值和最小值，再取其平均 值作为真实的交流电压波峰值Umax,然后再确定出交流稳压电源电压有效值Urms,并向交流 稳压电源的继电器或者可控娃组发出一次控制指令，切换相应的线圈抽头。
[0029] 实施例2:
[0030] 如图2所示，本实施例二与实施例一不同在于它采用波谷采样方法，在具体实施过 程中，其主要不同点由W下几方面：
[0031] ( 1 )采样基准电压值K设定值不同：所述采样基准电压值K按照Umin《K《（Umin+A)选 取设定，Uinmin为稳压电源正常工作时最小输入电压的波谷值，A为采样区间的电压调整范 围，0<A《10V;
[0032] (2)对电压样本值进行比较，采用的函数关系不同，判断对象不同：
[0033] 对初始样本的所述电压样本值U1、U2、U3、U4、肌的比较按照U1 > U2 > U3《U4 < U5 的关系进行比较；
[0034] 当所述电压样本值Ul、U2、U3、U4、肌满足Ul > U2 > U3《U4 <呪关系时，则证明瞬时 电压波谷出现，同时为了保证数值稳定，排除干扰，取所述电压样本值U2、U3、U4的平均值作 为瞬时电压波谷值，并将所述瞬时电压波谷值作为交流电压的波谷值Umin。
[0035] (3)采用交流稳压电源电压有效值Urms与交流电压的波谷值Umin之间函数关系不 同：本实施例二是根据交流稳压电源电压有效值Urms和交流电压的波谷值Umin的函数关系：
，确定交流稳压电源电压有效值Urms。
【主权项】
1. 一种应用于交流稳压电源的电压有效值采样方法，其特征在于它包含以下步骤： (1) 设定采样基准电压值1(:所述采样基准电压值1(按照1^_彡1(彡〇^^+4)或(1^_-A)彡K彡Ui_ x选取设定，Uinmin为稳压电源正常工作时最小输入电压的波谷值，Ui_x为稳压 电源正常工作时最小输入电压的波峰值，A为采样区间的电压调整范围，0<A$10V; (2) 设定采样频率f s:所述采样频率f s为标准电网频率f的10倍以上； (3) 输入电压U〇采集与比较:在设定时间间隔对输入电压U〇进行瞬时采集，将采集的所 述输入电压Uo与所述采样基准电压值K进行比较； (4) 启动电源实时电压样本采集：当所述输入电压U〇符合所述采样基准电压值K的选取 设定范围时，启动电源实时电压样本采集，按照所述采样频率f s对电源进行实时电压样本 采集，依次将采集的五个样本点的电压样本值Ul、U2、U3、U4、U5作为初始样本； (5) 对电压样本值进行比较，判断瞬时电压波谷或波峰出现时机，确定交流电压的波谷 值1^"或波峰值Umax:首先将初始样本的所述电压样本值1]1、1]2、1]3、1]4、1]5按照是否满足1]1> U2彡U3彡U4<U5或U1<U2彡U3彡U4>U5的关系进行比较； 当初始样本的所述电压样本值1]1、1]2、1]3、1]4、1]5不能满足上述关系时，将第六个采集的 电压样本值U6作为第五个采集的所述电压样本值U5,原来第五个采集的所述电压样本值U5 赋给第四个采集的所述电压样本值U4,依次类推下去，然后再进行比较，直至关系满足为 止； 当所述电压样本值111、1]2、1]3、1]4、1]5满足1]1>1]2彡1]3彡1]4<1]5关系时，则证明瞬时电压 波谷出现，取所述电压样本值U3作为瞬时电压波谷值，并将所述瞬时电压波谷值作为交流 电压的波谷值Umin; 当所述电压样本值111、1]2、1]3、1]4、1]5满足1]1<1]2彡1]3彡1]4>1]5关系时，则证明瞬时电压 波峰出现，取所述电压样本值U3作为瞬时电压波峰值，并将所述瞬时电压波峰值作为交流 电压的波峰值Umax; (6) 确定交流稳压电源电压有效值Urms:根据交流稳压电源电压有效值Urms和交流电压 的波谷值umin和波峰值Umax之间的函数关系：，从而确定所述 交流稳压电源电压有效值Urms。2. 根据权利要求1所述的一种应用于交流稳压电源的电压有效值采样方法，其特征在 于当所述电压样本值讥、1]2、1]3、1]4、1]5满足1]1>1]2彡1]3彡1]4<1]5或1]1<1]2彡1]3彡1]4>1]5关 系时，取所述电压样本值U2、U3、U4的平均值作为所述交流电压的波谷值U min或所述交流电 压的波峰值Umax。
【文档编号】G01R19/02GK105954569SQ201610410546
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】滕敏亮, 滕军, 腾腾, 江先志, 王耀华
【申请人】浙江腾腾电气有限公司