一种并网变流器的电流霍尔检测方法及装置与流程

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种并网变流器的电流霍尔检测方法及装置。

背景技术：

随着现代社会科技的发展，在很多应用场合都需要并网变流器设备，如PWM整流器等，都需要在电网侧安装电流霍尔，保证对输出电流的控制精度。

现有技术中，若出现电流霍尔安装反相或接触不良等异常情况，由于并网变流器设备的电流霍尔安装位置为电网侧，一定需要并网变流器本身运行后，才能出现电流并进行分析，而并网变流器在不运行时，是无法发现异常的，而正常运行后，则会出现过流等故障；只能通过外部监控的异常电流来逐步判断，由于运行时导致电流异常的情况很多，如控制算法、负载侧、硬件检测等方向都需要排查，很难定位准确。因此，如何提供一种在并网变流器运行前就能准确得出电流霍尔是否异常的检测方法，提前预知和规避风险，是现今急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种并网变流器的电流霍尔检测方法及装置，以通过计算上电缓冲时输入电压和输入电流的相互相位关系，确定电流霍尔是否异常，提前规避由电流霍尔异常导致的故障及风险。

为解决上述技术问题，本发明提供一种并网变流器的电流霍尔检测方法，包括：

获取并网变流器在上电缓冲期间的输出电流信号和输出电压信号；其中，所述输出电流信号和所述输出电压信号均为数字信号；

计算所述输出电流信号和所述输出电压信号中第一预设数量的相同周期各自对应的相位差；

根据第一预设数量的所述相位差对所述并网变流器的电流霍尔进行检测。

可选的，所述计算所述输出电流信号和所述输出电压信号第一预设数量的相同周期各自对应的相位差，包括：

根据所述输出电流信号和所述输出电压信号中每个所述相同周期内的第二预设数量的输出电流数字信号和输出电压数字信号，利用预设相关法计算公式计算每个所述相同周期对应的相位差。

可选的，所述获取并网变流器在上电缓冲期间的输出电流信号和输出电压信号，包括：

检测所述并网变流器是否开始上电缓冲；

若是，则利用AD装置采集获取所述输出电流信号和所述输出电压信号。

可选的，当第一预设数量为1时，所述根据第一预设数量的所述相位差对所述并网变流器的电流霍尔进行检测，包括：

判断所述相位差是否大于等于0°且小于等于60°；

若是，则确定所述并网变流器的电流霍尔无误；

若否，则确定所述并网变流器的电流霍尔的安装反向。

可选的，当第一预设数量为大于等于2的正整数时，所述根据第一预设数量的所述相位差对所述并网变流器的电流霍尔进行检测，包括：

判断第一预设数量的所述相位差是否均大于等于0°且小于等于60°；

若是，则确定所述并网变流器的电流霍尔无误；

若否，则判断第一预设数量的所述相位差之间的差值是否在第一预设范围内；

若第一预设数量的所述相位差之间的差值在第一预设范围内，则确定所述并网变流器的电流霍尔的安装反向；

若第一预设数量的所述相位差之间的差值不在第一预设范围内，且对应采集的电流霍尔的电流值处于第二预设范围，则确定所述并网变流器的电流霍尔或后级采样电路出现异常。

可选的，所述并网变流器具体为PWM整流器。

此外，本发明还提供了一种并网变流器的电流霍尔检测装置，包括：

获取模块，用于获取并网变流器在上电缓冲期间的输出电流信号和输出电压信号；其中，所述输出电流信号和所述输出电压信号均为数字信号；

计算模块，用于计算所述输出电流信号和所述输出电压信号中第一预设数量的相同周期各自对应的相位差；

检测模块，用于根据第一预设数量的所述相位差对所述并网变流器的电流霍尔进行检测。

可选的，所述计算模块，包括：

计算子模块，用于根据所述输出电流信号和所述输出电压信号中每个所述相同周期内的第二预设数量的输出电流数字信号和输出电压数字信号，利用预设相关法计算公式计算每个所述相同周期对应的相位差。

可选的，当第一预设数量为1时，所述检测模块，包括：

第一检测子模块，用于判断所述相位差是否大于等于0°且小于等于60°；若是，则确定所述并网变流器的电流霍尔无误；若否，则确定所述并网变流器的电流霍尔的安装反向。

可选的，当第一预设数量为大于等于2的正整数时，所述检测模块，包括：

第二检测子模块，用于判断第一预设数量的所述相位差是否均大于等于0°且小于等于60°；若是，则确定所述并网变流器的电流霍尔无误；若否，则向第三检测子模块发送启动信号；

第三检测子模块，用于判断第一预设数量的所述相位差之间的差值是否在第一预设范围内；若是，则确定所述并网变流器的电流霍尔的安装反向；若否，且对应采集的电流霍尔的电流值处于第二预设范围，则确定所述并网变流器的电流霍尔或后级采样电路出现异常。

本发明所提供的一种并网变流器的电流霍尔检测方法，包括：获取并网变流器在上电缓冲期间的输出电流信号和输出电压信号；其中，输出电流信号和输出电压信号均为数字信号；计算输出电流信号和输出电压信号中第一预设数量的相同周期各自对应的相位差；根据第一预设数量的相位差对并网变流器的电流霍尔进行检测；

可见，本发明通过利用并网变流器在上电缓冲期间的输出电压和输出电流，计算输出电流和输出电压相位关系，准确判断出并网变流器的电流霍尔是否异常，从而可以有效的提前规避由电流霍尔异常导致的故障及风险。此外，本发明还提供了一种并网变流器的电流霍尔检测装置，同样具有上述有益效果。

附图说明

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。

图1为本发明实施例所提供的一种并网变流器的电流霍尔检测方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的一种并网变流器的电流霍尔检测方法的三相全桥PWM整流器拓扑结构图；

图3为本发明实施例所提供的一种并网变流器的电流霍尔检测方法的三相全桥PWM整流器上电缓冲期间的拓扑结构图；

图4为本发明实施例所提供的一种并网变流器的电流霍尔检测方法的三相并网设备输入电压与输入电流相位关系的示意图；

图5为本发明实施例所提供的一种并网变流器的电流霍尔检测方法的PWM整流器上电缓冲期间输出电流和输出电压关系的示意图；

图6为本发明实施例所提供的一种并网变流器的电流霍尔检测装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种并网变流器的电流霍尔检测方法的流程图。该方法可以包括：

步骤101：获取并网变流器在上电缓冲期间的输出电流信号和输出电压信号；其中，输出电流信号和输出电压信号均为数字信号。

可以理解的是，本实施例的目的可以为通过利用相关法计算并网变流器在上电缓冲期间的输出电流和输出电压相位关系，准确判断出并网变流器的电流霍尔是否异常。对于本步骤中获取并网变流器在上电缓冲期间的输出电流信号和输出电压信号的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以在检测到并网变流器的上电缓冲开始时，利用AD装置采集获取输出电流和输出电压的数字信号；也可以直接接收用户通过其他装置采集的输出电流和输出电压的数字信号。只要可以获取并网变流器在上电缓冲期间的输出电流和输出电压的数字信号，本实施例对此不做任何限制。

需要说明的是，本实施例中的并网变流器的具体类型，可以由设计人员或用户自行设置，如可以为如图2所示的三相全桥PWM整流器，也可以为其他类型的并网变流器，只要可以通过本实施例所提供的方法确定该类型的并网变流器的电流霍尔是否异常，本实施例对此不做任何限制。

具体的，本实施例中通过利用相关法计算并网变流器在上电缓冲期间的输出电流和输出电压相位关系，准确判断出并网变流器的电流霍尔是否异常的原理可以如下所示：以图2所示的三相全桥PWM整流器为例，进行开关模块控制时，以DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)作为控制PWM信号的主要控制器，通过内部脉宽调制(ePWM)模块，输出对应的PWM信号，驱动该PWM整流器中三组开关管的导通和关断；该PWM整流器在上电缓冲时，不控制开关模块，是作为三相不控整流拓扑来说明，其开关管不动作，只是用反向二极管进行六脉波整流，其等效拓扑如下图3所示。图3中缓冲电阻处于整流器前端电路中，与电容组成RC充电回路，从而达到减小上电瞬间的冲击电流的目的。

以图3中的R、S相为例，在上电缓冲结束后，线电压URS的绝对值比其他两线电压都大时，R、S相的二极管被动导通，此时线电压和对应相电流关系如图4所示：当RS线电压为正，且比其他两线电压都大时，此时到达开通角，由于R、S相D1和D4二极管导通，线电压URS向电容C充电，此时电流方向为正，达到下一线电压的开通角后，由于续流作用，电流方向仍为正。而当RS线电压为负时，达到开通角后，线电压URS通过二极管D2和D3向电容充电，电流方向为负，达到下一线电压的开通角后，由于续流作用，电流方向仍为负；由于容阻的缓冲作用，在上电缓冲时，电流较大，且正弦度较好，如图5中所示：从Ⅰ区～V区可看出，上电缓冲电流足够大，能够保证电流霍尔准确采样到电流值；其次，从波形也可看出输出电流和输出电压基本同相。

步骤102：计算输出电流信号和输出电压信号中第一预设数量的相同周期各自对应的相位差。

其中，由于在上电缓冲期间，电流波形正弦度较好，可认为是含噪声的正弦分量，而输出线电压为标准正弦量，因此可计算得出正常时的输出电流和输出电压的相位差。本步骤可以通过获取的上电缓冲期间的输出电流信号和输出电压信号，计算输出电流信号和输出电压信号在相同周期对应的相位差。对于本步骤中的第一预设数量的具体数量设置，也就是，步骤101中获取的输出电流信号和输出电压信号中的相同周期的数量以及本步骤中计算得到的相位差的数量，可以由设计人员根据步骤103中对并网变流器的电流霍尔进行检测所需的相位差的数量对应进行设置，本实施例对此不做任何限制。

具体的，对于本步骤中的计算输出电流信号和输出电压信号中第一预设数量的相同周期各自对应的相位差的具体计算方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以通过相关法计算，也就说，本步骤可以为根据输出电流信号和输出电压信号中每个相同周期内的第二预设数量的输出电流数字信号和输出电压数字信号，利用预设相关法计算公式计算每个相同周期对应的相位差；也可以通过其他方法计算，只要可以计算输出电流信号和输出电压信号的相同周期对应的相位差，本实施例对此不做任何限制。

可以理解的是，本步骤通过相关法计算相位差时，输出电流数字信号和输出电压数字信号可以分别为输出电流信号和输出电压信号中相同周期内的相同频率的采样点的数字信号。也就是，其目的可以为通过预设相关法计算公式，分别对输出电流信号和输出电压信号中第一预设数量的相同周期的采样点的数字信号进行计算，获取第一预设数量的相同周期各自对应的输出电流和输出电压的相位差。

需要说明的是，利用预设相关法计算公式计算输出电流信号和输出电压信号中的第一预设数量的相同周期各自对应的相位差的具体过程，可以为根据已经获取的全部输出电流信号和输出电压信号，分别或依次利用预设相关法计算公式进行第一预设数量的相同周期各自对应的相位差的计算；也可以在上电缓冲期间，进行输出电流信号和输出电压信号的实时采集过程中，直接对采集到的相同周期内的相同频率的输出电流数字信号和输出电压数字信号进行计算，并在每对输出电流数字信号和输出电压数字信号计算结束后，判断该相同周期对应的相位差是否计算完成；若否，则继续对下一对输出电流数字信号和输出电压数字信号进行计算；若是，则输出该相同周期对应的相位差的计算完成标识，对下一相同周期的相位差进行计算或进入步骤103。本实施例对此不做任何限制。

具体的，通过相关法计算相位差时，预设相关法计算公式的具体内容，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以具体为其中，Ixy(0)为相位差，k为第二预设数量，n为大于等于0小于等于k-1的整数，x(n)为输出电流数字信号，y(n)为输出电压数字信号。

可以理解的是，相关法是两同频率正弦信号的互相关函数零时刻值与其相位差是余弦成正比的原理得到相位差。由于噪声信号常常与有效信号相关性很小，因此该方法有很好的噪声抑制能力。

假设有两个被噪声污染的同频率信号y(t)、y(t)其表达式为：

式中：A和B分别为x(t)和y(t)的幅值，Nx(t)和Ny(t)分别为x(t)和y(t)的噪声信号。对为x(t)和y(t)进行相关运算有：

当τ＝0时：

由于噪声和信号几乎不相关，且噪声之间也不相关，积分后可得：

实际处理的信号为采样后的离散点序列，相应是离散计算公式可以为：

上式中：k为采样点的数量，也就是第二预设数量。

步骤103：根据第一预设数量的相位差对并网变流器的电流霍尔进行检测。

其中，本步骤中根据第一预设数量的相位差对并网变流器的电流霍尔进行检测的具体过程，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以根据计算得到的相位差的数量对应设置，如当第一预设数量为1时，也就是，本实施例所提供的方法仅需利用步骤102中计算输出电流信号和输出电压信号中的一个相同周期对应的相位差，由于按照理论分析，相位差应该在阀值范围0～60°之间，若超过此阀值范围，则表示电流霍尔的安装反向。因此，本步骤可以为判断相位差是否大于等于0°且小于等于60°；若是，则确定并网变流器的电流霍尔无误；若否，则确定并网变流器的电流霍尔的安装反向。

对应的，当第一预设数量为大于等于2的正整数时，本步骤可以具体为：

步骤1031：判断第一预设数量的相位差是否均大于等于0°且小于等于60°；若是，则确定并网变流器的电流霍尔无误；若否，则进入步骤1032。

可以理解的是，本步骤的目的可以为通过判断输出电流信号和输出电压信号中第一预设数量的相同周期对应的相位差与阀值范围0～60°的比较，确定并网变流器的电流霍尔是否无误。

步骤1032：判断第一预设数量的相位差之间的差值是否在第一预设范围内；若是，则确定并网变流器的电流霍尔的安装反向；若否，且对应采集的电流霍尔的电流值处于第二预设范围，则确定并网变流器的电流霍尔或后级采样电路出现异常。

其中，本步骤中的第一预设数量的相位差之间的差值可以为相邻的两个相位差的差值，可以通过第一预设数量的相位差之间的差值与是否在第一预设范围内的判断，确定第一预设数量的相位差是否固定。对于第一预设范围的具体范围设置，可以有设计人员自行设置，如第一预设范围内设置为0时，则只有第一预设数量的相位差均相等时，第一预设数量的相位差之间的差值在第一预设范围内。只要当第一预设数量的相位差之间的差值在第一预设范围内时，可以表示第一预设数量的相位差固定，本实施例对此不受任何限制。

需要说明的是，当第一预设数量的相位差不固定时，本步骤可以通过对应采集的电流霍尔的电流值是否处于第二预设范围内，确定并网变流器的电流霍尔或后级采样电路是否出现异常，也就是，当第一预设数量的相位差不固定，且采集的电流霍尔的对应周期的电流值处于第二预设范围，则说明并网变流器的电流霍尔或后级采样电路出现异常。对于第二预设范围具体范围设置，可以有设计人员自行设置，可以设置为0，也可以设置为0左右的范围，如大于-1且小于1的范围。本实施例对此不做任何限制。

可以理解的是，本步骤的目的可以为通过判断第一预设数量的相位差之间的差值是否在第一预设范围内，确定第一预设数量的相位差是否固定，若相位差固定，则说明并网变流器的电流霍尔的安装反向；若相位差不固定，且对应采集的电流霍尔的电流值处于第二预设范围，则说明并网变流器的电流霍尔或后级采样电路出现异常。

本实施例中，本发明实施例通过利用并网变流器在上电缓冲期间的输出电压和输出电流，计算输出电流和输出电压相位关系，准确判断出并网变流器的电流霍尔是否异常，从而可以有效的提前规避由电流霍尔异常导致的故障及风险。

请参考图6，图6为本发明实施例所提供的一种并网变流器的电流霍尔检测装置的结构图。该装置可以包括：

获取模块100，用于获取并网变流器在上电缓冲期间的输出电流信号和输出电压信号；其中，输出电流信号和输出电压信号均为数字信号；

计算模块200，用于计算输出电流信号和输出电压信号中第一预设数量的相同周期各自对应的相位差；

检测模块300，用于根据第一预设数量的相位差对并网变流器的电流霍尔进行检测。

可选的，计算模块200，可以包括：

计算子模块，用于根据输出电流信号和输出电压信号中每个相同周期内的第二预设数量的输出电流数字信号和输出电压数字信号，利用预设相关法计算公式计算每个相同周期对应的相位差。

可选的，获取模块100，可以包括：

上电检测子模块，检测并网变流器是否开始上电缓冲；若是，则向采集子模块发送启动信号；

采集子模块，用于利用AD装置采集获取输出电流信号和输出电压信号。

可选的，当第一预设数量为1时，检测模块300，可以包括：

第一检测子模块，用于判断相位差是否大于等于0°且小于等于60°；若是，则确定并网变流器的电流霍尔无误；若否，则确定并网变流器的电流霍尔的安装反向。

可选的，当第一预设数量为大于等于2的正整数时，检测模块300，可以包括：

第二检测子模块，用于判断第一预设数量的相位差是否均大于等于0°且小于等于60°；若是，则确定并网变流器的电流霍尔无误；若否，则向第三检测子模块发送启动信号；

第三检测子模块，用于判断第一预设数量的相位差之间的差值是否在第一预设范围内；若是，则确定并网变流器的电流霍尔的安装反向；若否，且对应采集的电流霍尔的电流值处于第二预设范围，则确定并网变流器的电流霍尔或后级采样电路出现异常。

本发明实施例通过利用并网变流器在上电缓冲期间的输出电压和输出电流，计算输出电流和输出电压相位关系，准确判断出并网变流器的电流霍尔是否异常，从而可以有效的提前规避由电流霍尔异常导致的故障及风险。

说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的并网变流器的电流霍尔检测方法及装置进行了详细介绍。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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。