专利名称：一种能量回馈装置中电源相位检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源相位检测装置，具体地说，涉及一种能量回馈装置中的
电源相位检测装置。
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A/A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，tl与t2不重合
(虚线表示畸变的电网电压信号且含毛剌干扰，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。
实用新型内容本实用新型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，其可滤除低次谐波的同时获得正确的电网电压检测相位。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 —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(A)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/A接法，或采 用A/Y接法，通过调整相序，可以获得超前相位Ji/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A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。 本实用新型所述能量回馈装置中电源相位检测方法按照如下流程工作 ①含有谐波的电网电压(Ui)信号通过移相变压器的移相作用，获得相位超前的电 压信号；为了保证移相变压器对电压进行超前移相，可采用相序检测电路对接入的电网电 压相序进行检测，保证接入的是正确的相序； ②通过低通滤波电路的滤波作用，对3次以上的谐波信号进行滤波衰减，同时对基 波信号相位产生滞后移相，最终获得与电网电压相同相位的电网电压相位检测信号(Us); ③电源相位检测电路通过检测与电网同相位的电压信号的过零点，获得准确的电 源相位，提供给回馈控制电路使用。 本实用新型的有益效果是该能量回馈装置中电源相位检测装置成本低，结构简 单，滤波效果好，对电源实现隔离、降压、滤波的同时，检测信号对电源基波不产生相移。该 能量回馈装置中电源相位检测方法能够有效提高能量回馈装置的工作效率以及工作可靠 性，对电网电压的适应能力增强。
图1为能量回馈装置系统框图。[0026] 图2为电网电压无畸变情况下的电网电压信号处理过程波形图。 图3为电网电压畸变导致过零点偏移波形图。 图4为电网电压畸变情况下采用调整滤波器参数方式处理过程波形图。 图5为带相位补偿的电网电压信号处理过程波形图。 图6为带相位补偿的电网电压相位检测系统框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 如图6所示，本实用新型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。电网电压经Y/A移 相变压器输出给低通滤波电路，通过相序检测电路判断电网电压相序，获知移相变压器输 出相位变化；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。 所述一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其相序检测电路检测电网，当电网 电压(A)相序为正时，移相变压器使变压器付边输出相位超前原边n/6;当电网电压相序 为负时，移相变压器使变压器付边输出相位滞后原边n /6。 所述一种能量回馈装置中电源相位检测装置，移相变压器原边采用Y或A接法，
付边采用延边三角形接法，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，同时方便采用两阶以上的滤波电路，效果更好。 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，其对基波信号移相滞后n/6。 所述的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，其移相变压器与滤波电路相互之间 位置关系可以互换。 如图5所示，所述能量回馈装置中电源相位检测方法按照如下流程工作 ①含有谐波的电网电压(Ui)信号通过移相变压器的移相作用，获得相位超前的电 压信号；为了保证移相变压器对电压进行超前移相，如图5(B)所示，采用相序检测电路对 接入的电网电压相序进行检测，保证接入的是正确的相序。 ②通过低通滤波电路的滤波作用，对3次以上的谐波信号进行滤波衰减，同时
对基波信号相位产生滞后移相，最终获得与电网电压相同相位的电网电压相位检测信号
(Us);该信号的正弦度大大提高，供给相位检测电路使用，如图5(C)所示。 ③电源相位检测电路通过检测与电网同相位的电压信号的过零点，获得准确的电
源相位，提供给回馈控制电路使用。 本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下得出的其他任何与本实用新型相同或相近似的产品，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求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；其特征在于电网电压(Ui)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。
2. 根据权利要求1所述的一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其特征在于移相变压器采用Y/A接法，或采用A/Y接法，通过调整相序，可以获得超前相位Ji/6。
3. 根据权利要求1所述的一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其特征在于移相变压器采用原边Y或A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。
4. 根据权利要求1所述的一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其特征在于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。
5. 根据权利要求1所述的一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其特征在于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。
6. 根据权利要求1所述的一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其特征在于相位检测电路是通过电压过零比较获得电源电压相位。
7. 根据权利要求1所述的一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其特征在于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。
8. 根据权利要求1所述的一种能量回馈装置中电源相位检测装置，其特征在于移相变压器与低通滤波电路相互之间位置关系可以互换。
专利摘要本实用新型公开了一种能量回馈装置中电源相位检测装置，该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。该能量回馈装置中电源相位检测装置成本低，结构简单，滤波效果好，对电源实现隔离、降压、滤波的同时，检测信号对电源基波不产生相移。该能量回馈装置中电源相位检测方法能够有效提高电网电压畸变情况下能量回馈装置的工作效率以及工作可靠性，对电网电压的适应能力增强。
文档编号G01R25/00GK201464558SQ20092010693
公开日2010年5月12日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者丁金龙 申请人:北京中纺锐力机电有限公司