一种输入掉电晃电的判断方法与系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种输入掉电晃电的判断方法与系统，应用于网侧不带LCL滤波器或LC滤波器的高压四象限变频器，将三相输入电网电压进行dq变换得到d轴电压，滤波后将所述d轴电压值与预设定的晃电掉电阈值电压比较，大于预设定的晃电掉电阈值时为发生掉电或晃电，进一步判断具体为发生掉电或者晃电，变频器封锁脉冲输出达到预设定的时间值之后判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值，如果是，则确定为发生掉电，如果否则确定为发生晃电，方法简单有效，可以快速准确地判断电网是否发生掉电或者晃电，方便变频器内部进一步采取相应的软件控制或处理。
【专利说明】_种输入掉电晃电的判断方法与系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子领域，特别是涉及一种输入掉电晃电的判断方法与系统。
【背景技术】
[0002]变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。高压变频器被广泛地应用于大型矿业生产厂、石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、乳钢机等。
[0003]高压变频器的工作环境复杂，电网会存在晃电或者掉电的情况，此时变频器需要快速做出判断，对于四象限运行的高压变频器，其能量回馈运行的时候即使电网掉电，变频器输入侧还存在电压，导致变频器不能及时判断出电网掉电而继续回馈运行，当电网掉电时，若变频器处于能量回馈运行状态，变频器整流侧回馈电能给电网，这时候就会对电网上的其它负载设备造成影响，因为此时变频器仍然回馈能量到电网，给电网上其它负载设备供电，对负载设备有害甚至会损坏负载设备。
[0004]传统的判断方法有有效值计算法、峰值判断法和基波分量法等。有效值计算法是检测电网线电压瞬时值计算电网线电压有效值，根据电网线电压有效值和电网线电压额定有效值来计算各相线电压的幅值跌落程度和电网电压的不平衡度，再根据电网电压的不平衡度判断电网的工况；峰值判断法根据峰值电压关于时间的函数来判断电网的工况；基波分量法利用傅里叶变换FFT进行计算后判断电网的工况，需要半个周期的电压采样。但是上述几种方法会存在一些问题:采样电路采样到的电网电压会存在毛刺，对电网有效值计算带来误差，容易引起误判断；四象限运行的变频器系统中，即使电网掉电，其输入侧会存在回馈的电压，从而电网电压幅值和额定值短时间内不会有明显的变化，导致无法判断掉电；半周期电压采样存在比较大的延迟。
[0005]在电网工况比较差存在经常晃电的情况下，利用传统的判断方法变频器不能准确分辨晃电和掉电，将导致变频器误判断为掉电而停机，从而使得高压四象限变频器的电网适应能力变差。因此需要一种快速准确的晃电和掉电判断方法。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种输入掉电晃电的判断方法与系统，可以快速准确地判断输入掉电或者晃电。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种输入掉电晃电的判断方法，应用于网侧不带LCL滤波器或LC滤波器的高压四象限变频器，包括:
[0008]将三相输入电网电压通过锁相环得到相位角度；
[0009]利用所述相位角度对所述三相输入电网电压进行dq变换，得到d轴电压和q轴电压；
[0010]对所述得到的得到d轴电压和q轴电压进行滤波得到平稳的电压；
[0011]判断滤波后的所述d轴电压值是否大于预设定的晃电掉电阈值，如果是则变频器封锁脉冲输出达到预设定的时间值，如果否，则确定未发生掉电或者晃电；
[0012]变频器封锁脉冲输出达到预设定的时间值之后判断所述变频器的输入电压是否小于预设的掉电阈值，如果是，则确定为发生掉电，如果否则确定为发生晃电。
[0013]优选地，所述预设定的时间值为l_5ms。
[0014]优选地，所述掉电阈值为电网电压额定值的40% -60%。
[0015]优选地，确定为发生晃电后还包括:变频器恢复脉冲输出。
[0016]优选地，判断滤波后的所述d轴电压值是否大于预设定的晃电掉电阈值后还包括对所述判断结果进行显示。
[0017]优选地，判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值后还包括对所述判断结果进行显示。
[0018]本发明还提供了一种高压四象限变频器输入掉电晃电的判断系统，包括:
[0019]相位获取模块，用于将三相输入电网电压通过锁相环得到相位角度；
[0020]变换分解模块，用于利用所述相位角度对所述三相输入电网电压进行dq变换，得到d轴电压和q轴电压；
[0021]滤波模块，用于对所述得到的得到d轴电压和q轴电压进行滤波得到平稳的电压；
[0022]第一判断模块，用于判断滤波后的所述d轴电压值是否大于预设定的晃电掉电阈值；
[0023]封锁模块，用于封锁变频器脉冲输出达到预设定的时间值；
[0024]第二判断模块，用于判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值；
[0025]确定模块，用于确定发生掉电或者发生晃电。
[0026]优选地，所述系统还包括:
[0027]第一阈值设定模块，用于设定晃电掉电阈值；
[0028]第二阈值设定模块，用于设定变频器封锁脉冲输出的时间值；
[0029]第三阈值设定模块，用于设定掉电阈值。
[0030]优选地，所述系统还包括:
[0031]恢复模块，用于在确定发生晃电后恢复变频器脉冲输出。
[0032]优选地，所述系统还包括:
[0033]显示模块，用于对确定发生的掉电或者晃电状况进行显示。
[0034]应用本发明提供的输入掉电晃电的判断方法与系统，应用于网侧不带LCL滤波器或LC滤波器的高压四象限变频器，将三相输入电网电压进行dq变换得到d轴电压，滤波后将所述d轴电压值与预设定的晃电掉电阈值电压比较，大于预设定的晃电掉电阈值时为发生掉电或晃电，进一步判断具体为发生掉电或者晃电，变频器封锁脉冲输出达到预设定的时间值之后判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值，如果是，则确定为发生掉电，如果否则确定为发生晃电，方法简单有效，可以快速准确地判断电网是否发生掉电或者晃电，方便变频器内部进一步采取相应的软件控制或处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0036]图1为网侧不带LCL滤波器或LC滤波器高压四象限变频器的结构示意图；
[0037]图2为本发明一种输入掉电晃电的判断方法的流程图；
[0038]图3为本发明一种输入掉电晃电的判断方法的又一流程图；
[0039]图4为电网电压正常时的电压波形图；
[0040]图5为发生掉电时的电压波形图；
[0041]图6为发生晃电时的电压波形图；
[0042]图7为本发明一种输入掉电晃电的判断系统的结构示意图；
[0043]图8为本发明一种输入掉电晃电的判断系统的又一结构示意图；
[0044]图9为本发明一种输入掉电晃电的判断系统的又一结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]本发明提供了一种输入掉电晃电的判断方法，应用于网侧不带LCL滤波器或LC滤波器的高压四象限变频器，如图1所示，为网侧不带LCL滤波器或LC滤波器的高压四象限变频器结构示意图，如图2所示，为本发明输入掉电晃电判断方法的具体实施例流程图，包括步骤:
[0047]步骤SlOl:将三相输入电网电压通过锁相环得到相位角度；
[0048]将三相输入电网电压Ua、Ub和Uc通过锁相环，得到进行dq变换所需要的相位。
[0049]步骤S102:利用所述相位角度对所述三相输入电网电压进行dq变换，得到d轴电压和q轴电压；
[0050]利用得到的相位角度将电压Ua、Ub和Uc进行dq变换分解，得到d轴电压Ud和q轴电压Uq。dq变换是一种解耦控制方法，它将异步电动机的三相绕组变换为等价的二相绕组，并且把旋转坐标系变换成正交的静止坐标，即可得到用直流量表示电压及电流的关系式。dq变换使得各个控制量可以分别控制，可以消除谐波电压和不对称电压的影响，由于应用了同步旋转坐标变换，容易实现基波与谐波的分离。
[0051]步骤S103:对所述得到的得到d轴电压和q轴电压进行滤波得到平稳的电压；
[0052]对Ud和Uq进行滤波。
[0053]步骤S104:判断滤波后的所述d轴电压值是否大于预设定的晃电掉电阈值，如果是则进入步骤S105，如果否则进入步骤S106 ；
[0054]掉电晃电阈值是变频器内部软件根据d轴电压的定标来确定的。
[0055]步骤S105:变频器封锁脉冲输出达到预设定的时间值；
[0056]Ud大于预设定的晃电掉电阈值时，可确定发生掉电或者晃，此时变频器封锁脉冲输出(变频器内部软件控制)，停止回馈运行，并持续一个预设定的时间值，l-5ms都可以。当变频器工作在回馈运行状态时，变频器封锁整流侧脉冲输出。步骤S106:确定未发生掉电或者晃电；
[0057]Ud不大于预设定的晃电掉电阈值时，确定未发生掉电或者晃电，变频器继续正常运行。
[0058]步骤S107:判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值，如果是则进入步骤S108，如果否则进入步骤S109 ;
[0059]变频器封锁脉冲输出持续了预设定的时间值之后，判断变频器封锁脉冲输出后的电网电压有效值是否小于一个预设定的掉电阈值，例如电网电压额定值的40% -60%。
[0060]步骤S108:确定为发生掉电；
[0061]所述变频器封锁脉冲输出的电网电压有效值小于预设定的掉电阈值确定为发生掉电。
[0062]步骤S109:确定为发生晃电。
[0063]所述变频器封锁脉冲输出后的电网电压有效值不小于预设定的掉电阈值确定为发生晃电。
[0064]本方法应用于网侧不带LCL滤波器或LC滤波器的高压四象限变频器，如果网侧带LCL滤波器或者LC滤波器，则滤波器里面的电容上的电不会很快消失，影响本发明的判断。应用本实施例提供的输入掉电晃电的判断方法，将三相输入电网电压进行dq变换得到d轴电压，滤波后将所述d轴电压值与预设定的晃电掉电阈值电压比较，大于预设定的晃电掉电阈值时为发生掉电或晃电，进一步判断具体为发生掉电或者晃电，变频器封锁脉冲输出达到预设定的时间值之后判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值，如果是，则确定为发生掉电，如果否则确定为发生晃电，方法简单有效，可以快速准确地判断电网是否发生掉电或者晃电，方便变频器内部进一步采取相应的软件控制或处理，还可以对判断结果进行显示方便操作人员查看。本判断方法特别适用于高压四象限变频器工作在能量回馈运行状态时，可以解决其因掉电产生的对电网上其它负载的不利影响。变频器工作在回馈运行状态还是逆变运行状态时，本发明都可以保证晃电不停机，在掉电的情况下一段时间之内(例如5秒钟之内)如果电网恢复正常则可以自动启动正常运行(由变频器内部软件控制实现)。
[0065]如图3所示，为本发明输入掉电晃电的判断方法的又一具体实施例流程图，对应于图1的流程图，还包括:
[0066]步骤SllO:变频器恢复脉冲输出。
[0067]具体可为变频器整流侧恢复脉冲输出(由变频器内部软件控制实现)。
[0068]本实施例将三相输入电网电压进行dq分解、滤波，然后判断d轴电压分量Ud是否有突变，电网电压正常时，Ud不会发生突变，如图4所示。如果Ud突变并且超过设定值时，则表示电网晃电或者掉电，高压四象限变频器封锁脉冲输出停止回馈运行，延时2ms，在这2ms延时时间内，高压四象限变频器由于封锁脉冲输出没有回馈运行，如果电网电压有效值低于额定值到一定程度，比如40% -60%额定值，则证明电网发生掉电。
[0069]如图5所示:I表示电网电压瞬时值，2表示电网电压有效值，3为脉冲输出，4表示电网电压d轴分量Ud，在4所示曲线即Ud发生突变的情况下，表示电网发生异常了，此时封锁脉冲输出2ms，2ms延时过后判断曲线2即电网电压有效值小于额定值的一半了，证明电网掉电了，这时高压四象限变频器封锁脉冲输出。
[0070]如图6所示:I表示电网电压瞬时值，2表示有效值，3封锁输出2ms标识，4为脉冲输出，5表示电网电压d轴分量Ud，在5所示曲线即Ud发生突变的情况下，表示电网发生异常，此时封锁脉冲输出2ms，2ms延时过后判断曲线2即电网电压有效值并没有小于额定值的一半，证明确实是晃电，这样高压四象限变频器继续回馈运行。
[0071]本实施例提供的判断方法具有快速准确、不误判断的优点，并且在高压四象限变频器回馈运行的时候，也能快速准确的判断电网掉电，能及时封锁高压四象限变频器脉冲输出停止回馈，避免高压四象限变频器在电网发生掉电时还回馈运行对电网上其他负载造成影响，并能准确分辨晃电和掉电，提升了高压四象限变频器对电网的适应能力。
[0072]本发明还提供了一种高压变频器输入掉电晃电的判断系统，如图3所示，为本发明系统的实施例结构示意图，包括:
[0073]相位获取模块101，用于将三相输入电网电压通过锁相环得到相位角度；
[0074]变换分解模块102，与所述相位获取模块101相连接，用于利用所述相位角度对所述三相输入电网电压进行dq变换，得到d轴电压和q轴电压；
[0075]滤波模块103，与所述变换分解模块102相连接，用于对所述得到的得到d轴电压和q轴电压进行滤波得到平稳的电压；
[0076]第一判断模块104，与所述滤波模块102相连接，用于判断滤波后的所述d轴电压值是否大于预设定的晃电掉电阈值；
[0077]封锁模块105，与所述第一判断模块104相连接，用于封锁变频器脉冲输出达到预设定的时间值；
[0078]第二判断模块106，与所述封锁模块105相连接，用于判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值；
[0079]确定模块107，与所述第一判断模块104和第二判断模块106相连接，用于确定发生掉电或者发生晃电。
[0080]应用本发明提供的输入掉电晃电的判断系统，将三相输入电网电压进行dq变换得到d轴电压，滤波后将所述d轴电压值与预设定的晃电掉电阈值电压比较，大于预设定的晃电掉电阈值时为发生掉电或晃电，进一步判断具体为发生掉电或者晃电，变频器封锁脉冲输出达到预设定的时间值之后判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值，如果是，则确定为发生掉电，如果否则确定为发生晃电，方法简单有效，可以快速准确地判断电网是否发生掉电或者晃电，方便变频器内部进一步采取相应的软件控制或处理，提升了变频器对电网的适应能力。
[0081 ] 如图4所示，为本发明系统的又一实施例结构示意图，对应于图3所示的结构示意图，还包括:
[0082]第一阈值设定模块108，与所述第一判断模块104相连接，用于设定晃电掉电阈值；
[0083]第二阈值设定模块109，与所述封锁模块105相连接，用于设定变频器封锁脉冲输出的时间值；
[0084]第三阈值设定模块110，与所述第二判断模块106相连接，用于设定掉电阈值。
[0085]如图5所示，为本发明系统的又一实施例结构示意图，对应于图4所示的结构示意图，还包括:
[0086]恢复模块111，与所述封锁模块105相连接，用于在确定发生晃电后恢复变频器脉冲输出。
[0087]显示模块112，与所述确定模块107相连接，用于对确定发生的掉电或者晃电状况进行显示。
[0088]需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0089]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0090]以上对本发明所提供的输入掉电晃电的判断方法和系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种输入掉电晃电的判断方法，其特征在于，应用于网侧不带LCL滤波器或LC滤波器的高压四象限变频器，包括: 将三相输入电网电压通过锁相环得到相位角度； 利用所述相位角度对所述三相输入电网电压进行dq变换，得到d轴电压和q轴电压； 对所述得到的得到d轴电压和q轴电压进行滤波得到平稳的电压； 判断滤波后的所述d轴电压值是否大于预设定的晃电掉电阈值，如果是则变频器封锁脉冲输出达到预设定的时间值，如果否，则确定未发生掉电或者晃电； 变频器封锁脉冲输出达到预设定的时间值之后判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值，如果是，则确定为发生掉电，如果否则确定为发生晃电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设定的时间值为l-5ms。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掉电阈值为电网电压额定值的40% -60%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定为发生晃电后还包括: 变频器恢复脉冲输出。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断滤波后的所述d轴电压值是否大于预设定的晃电掉电阈值后还包括对所述判断结果进行显示。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值后还包括对所述判断结果进行显示。
7.一种高压四象限变频器输入掉电晃电的判断系统，其特征在于，包括: 相位获取模块，用于将三相输入电网电压通过锁相环得到相位角度； 变换分解模块，用于利用所述相位角度对所述三相输入电网电压进行dq变换，得到d轴电压和q轴电压； 滤波模块，用于对所述得到的得到d轴电压和q轴电压进行滤波得到平稳的电压； 第一判断模块，用于判断滤波后的所述d轴电压值是否大于预设定的晃电掉电阈值； 封锁模块，用于封锁变频器脉冲输出达到预设定的时间值； 第二判断模块，用于判断所述电网电压有效值是否小于预设的掉电阈值； 确定模块，用于确定发生掉电或者发生晃电。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括: 第一阈值设定模块，用于设定晃电掉电阈值； 第二阈值设定模块，用于设定变频器封锁脉冲输出的时间值； 第三阈值设定模块，用于设定掉电阈值。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括: 恢复模块，用于在确定发生晃电后恢复变频器脉冲输出。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括: 显示模块，用于对确定发生的掉电或者晃电状况进行显示。
【文档编号】G01R31/00GK104459389SQ201410706006
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】刘铁丁, 钟声, 张波 申请人:深圳市英威腾电气股份有限公司