CN102486491B - 用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的方法和系统，该方法包括：1)采集交流电流；2)对采集到的交流电流峰值与预定交流电流峰值进行比较；3)在采集到的交流电流峰值大于预定交流电流峰值的情况下，分别对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数；4)分别累加采样的正半周电流和负半周电流得到正半周累加电流和负半周累加电流，将正半周累加电流和负半周累加电流之差的绝对值分别除以正半周累加电流和负半周累加电流得到正半周差值比率和负半周差值比率；5)对正半周差值比率和负半周差值比率与预定差值比率进行比较，根据比较结果判断是否正负半周电流不平衡。从而可以检测出交流电流中是否出现了正负半周不平衡。

Description

用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的方法和系统

技术领域

本发明涉及工业控制领域，具体地，涉及一种用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的方法和系统。

背景技术

交流电流广泛使用于工业控制等领域中，但是在交流电流例如电机交流侧电流使用过程中，时常出现正负半周电流不平衡或不对称的现象，如果没有及时发现，则可能会导致控制不准确等问题。

举例来说，在电机控制领域中，随着包括永磁同步电机在内的各种电机在多个领域中的广泛应用，对电机的控制方法也得到了不断发展和改进，目前主要采用的控制方法是矢量控制，通过矢量控制原理借助于坐标变换，将三相电流变换成等效的力矩电流分量和励磁电流分量，以实现对电机的解耦控制。其中在矢量控制过程中需要使用电流环，而电流环则需要使用电机的交流侧反馈电流。其中由于硬件电路电流采样的电路精度有限，反馈的交流电流就可能出现正负半周电流不平衡，因而会导致对电机的控制不准确。

目前的现有技术只能对电流缺相时进行检测，还不能对正负半周电流不平衡的现象进行检测。

发明内容

针对现有技术中无法检测交流电流中的正负半周电流不平衡现象的问题，本发明提供一种能够自动检测正负半周电流不平衡的用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的方法和系统。

本发明提供一种用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的方法，该方法包括：1)采集交流电流；2)对所采集到的交流电流峰值与预定交流电流峰值进行比较；3)在所采集到的交流电流峰值大于预定交流电流峰值的情况下，分别对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数；4)分别累加所采样的正半周电流和负半周电流得到正半周累加电流和负半周累加电流，将所述正半周累加电流和所述负半周累加电流之差的绝对值分别除以所述正半周累加电流和所述负半周累加电流得到正半周差值比率和负半周差值比率；5)对正半周差值比率和负半周差值比率与预定差值比率进行比较，并根据比较结果判断是否正负半周电流不平衡。

本发明还提供一种用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的系统，该系统包括：采集装置，用于采集交流电流；比较装置，存储有预定交流电流峰值，该比较装置用于接收来自所述采集装置的交流电流峰值并与预定交流电流峰值进行比较；采样装置，存储有预定次数，该采样装置用于接收来自比较装置的比较结果，并在所采集到的交流电流峰值大于预定交流电流峰值的情况下，分别对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数；计算装置，用于分别累加所述采样装置所采样的正半周电流和负半周电流得到正半周累加电流和负半周累加电流，将所述正半周累加电流和所述负半周累加电流之差的绝对值分别除以所述正半周累加电流和所述负半周累加电流得到正半周差值比率和负半周差值比率；判断装置，存储有预定差值比率，该判断装置用于接收来自所述计算装置的正半周差值比率和负半周差值比率并与预定差值比率进行比较，并根据比较结果判断是否正负半周电流不平衡。

根据使用本发明提供的用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的方法和系统，通过采集交流电流，并在其峰值大于预定交流电流峰值时采集正负半周电流进行一定的处理，就可以实时检测到交流电流中是否出现了正负半周不平衡，从而使得工作人员能够及时进行相应的处理，避免了由此导致对电机的控制不准确。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一种实施方式提供的用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的方法的示意图；以及

图2是根据本发明的一种实施方式提供的用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的系统的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种用于检测交流电流(例如电机交流侧反馈电流)的正负半周电流不平衡的方法，如图1所示，该方法包括：在步骤101，采集交流电流；在步骤102，对所采集到的交流电流峰值与预定交流电流峰值进行比较；在步骤103，在所采集到的交流电流峰值大于预定交流电流峰值的情况下，分别对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数；在步骤104，分别累加所采样的正半周电流和负半周电流得到正半周累加电流和负半周累加电流，将所述正半周累加电流和所述负半周累加电流之差的绝对值分别除以所述正半周累加电流和所述负半周累加电流得到正半周差值比率和负半周差值比率；在步骤105，对正半周差值比率和负半周差值比率与预定差值比率进行比较，并根据比较结果判断是否正负半周电流不平衡。从而可以检测出交流电流中是否出现了正负半周不平衡，进而在检测到出现了正负半周不平衡时使得工作人员能够及时得知以便进行调整等处理。

其中所述预定交流电流峰值、所述预定次数、所述预定差值比率都可以根据需要预先设定。举例来说，所述预定交流电流峰值取值范围可以为40-100A，优选为50A；所述预定次数取值范围可以为20-40，优选为30，其中正半周和负半周的采集次数越多，判断结果越准确，但是采集的复杂程度会相应地增加，对硬件采集设备的要求也会更高，操作过程中可以结合对判断准确程度的要求和实际采集复杂程度来设定所述预定次数；所述预定差值比率取值范围可以为3％-7％，优选为5％。

其中判断是否正负半周电流不平衡可以通过多种方式，例如可以通过以下方式实现：在步骤105中，在正半周差值比率和负半周差值比率都大于预定差值比率的情况下，判断正负半周电流不平衡。

为了使得对正负半周电流不平衡的检测更加准确，优选地，所述方法还可以包括：在步骤101中开始计时，并且步骤105中，对正半周差值比率和负半周差值比率都大于预定差值比率的情况进行计数，并且在预定时间内，计数值大于或等于预定数量的情况下，判断正负半周电流不平衡。从而当预定时间内正半周差值比率和负半周差值比率大于预定差值比率的次数达到预定数量时，就可以判断交流电流的正负半周电流不平衡。

其中所述预定时间和所述预定数量都可以根据需要预先设定。举例来说，所述预定时间取值范围可以为1-4s，优选为1s；所述预定数量取值可以为300-500，优选为500。

优选地，其中在步骤103中对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数是在一个或多个电流周期内进行采样的，该电流周期为正半周和负半周时间的总和，这样就可以在电流周期整数倍的时间内进行采集，避免了对正半周电流和负半周电流的采集不均衡，从而使得对正负半周电流不平衡的判断更加精确。

为了便于使工作人员得知交流电流中出现了不平衡现象，优选地，所述方法还可以包括：在判断正负半周电流不平衡之后发出正负不平衡报警信号，例如可以通过CAN总线向控制中心发出报警信号。

本发明还提供一种用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的系统，如图2所示，该系统包括：采集装置210，用于采集交流电流；比较装置220，存储有预定交流电流峰值，该比较装置220用于接收来自所述采集装置210的交流电流峰值并与预定交流电流峰值进行比较；采样装置230，存储有预定次数，该采样装置230用于接收来自比较装置220的比较结果，并在所采集到的交流电流峰值大于预定交流电流峰值的情况下，分别对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数；计算装置240，用于分别累加采样装置230所采样的正半周电流和负半周电流得到正半周累加电流和负半周累加电流，将所述正半周累加电流和所述负半周累加电流之差的绝对值分别除以所述正半周累加电流和所述负半周累加电流得到正半周差值比率和负半周差值比率；判断装置250，存储有预定差值比率，该判断装置250用于接收来自所述计算装置240的正半周差值比率和负半周差值比率并与预定差值比率进行比较，并根据比较结果判断是否正负半周电流不平衡。从而可以检测出交流电流中是否出现了正负半周不平衡，进而在检测到出现了正负半周不平衡时使得工作人员能够及时得知以便进行调整等处理。

其中所述预定交流电流峰值、所述预定次数、所述预定差值比率都可以根据需要预先设定。举例来说，所述预定交流电流峰值取值范围可以为40-100A，优选为50A；所述预定次数取值范围可以为20-40，优选为30，其中正半周和负半周的采集次数越多，判断结果越准确，但是采集的复杂程度会相应地增加，对硬件采集设备的要求也会更高，操作过程中可以结合对判断准确程度的要求和实际采集复杂程度来设定所述预定次数；所述预定差值比率取值范围可以为3％-7％，优选为5％。

其中判断装置250判断是否正负半周电流不平衡可以通过多种方式，例如可以通过以下方式实现：在正半周差值比率和负半周差值比率都大于预定差值比率的情况下，判断装置250可以判断正负半周电流不平衡。

为了使得对正负半周电流不平衡的检测更加准确，优选地，所述系统还可以包括：计时装置260，存储有预定时间，该计时装置260用于在采集装置210采集交流电流时开始计时；计数装置270，用于接收判断装置250的比较结果，并在判断装置250判断出正半周差值比率和负半周差值比率都大于预定差值比率的情况进行计数；并且所述判断装置250存储有预定数量，并用于在所述计时装置260计算的时间达到预定时间之前，对所述计数装置270的计数值与预定数量进行比较，在所述计数装置270的计数值大于或等于预定数量的情况下，判断正负半周电流不平衡。从而当预定时间内正半周差值比率和负半周差值比率大于预定差值比率的次数达到预定数量时，就可以判断交流电流的正负半周电流不平衡。

其中所述预定时间和所述预定数量都可以根据需要预先设定。举例来说，所述预定时间取值范围可以为1-4s，优选为1s；所述预定数量取值可以为300-500，优选为500。

优选地，其中所述采样装置230对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数是在一个或多个电流周期内进行采样的，该电流周期为正半周和负半周时间的总和，这样就可以在电流周期整数倍的时间内进行采集，避免了对正半周电流和负半周电流的采集不均衡，从而使得对正负半周电流不平衡的判断更加精确。

为了便于使工作人员得知交流电流中出现了不平衡现象，优选地，所述系统还可以包括：发送装置280，用于接收来自判断装置250的判断结果，并在判断装置250判断正负半周电流不平衡之后发出正负不平衡报警信号，例如可以通过CAN总线向控制中心发出报警信号。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。例如，虽然图2中所画出的采集装置210、比较装置220、采样装置230、计算装置240、判断装置250、计时装置260、计数装置270、发送装置280均为单个组件的形式，但是也可以将其中的一些组件或者所有组件集成在一个或若干个装置中，举例来说，可以将其中的采样装置230、计算装置240、判断装置250集成在一起由一个单独的处理器实现。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的方法，该方法包括：

1）采集交流电流；

2）对所采集到的交流电流峰值与预定交流电流峰值进行比较；

其特征在于，该方法还包括：

3）在所采集到的交流电流峰值大于预定交流电流峰值的情况下，分别对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数；

4）分别累加所采样的正半周电流和负半周电流得到正半周累加电流和负半周累加电流，将所述正半周累加电流和所述负半周累加电流之差的绝对值分别除以所述正半周累加电流和所述负半周累加电流得到正半周差值比率和负半周差值比率；

5）对正半周差值比率和负半周差值比率与预定差值比率进行比较，并根据比较结果判断是否正负半周电流不平衡。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤5）包括在正半周差值比率和负半周差值比率都大于预定差值比率的情况下，判断正负半周电流不平衡。

3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：在步骤1）中开始计时，并且步骤5）中，对正半周差值比率和负半周差值比率都大于预定差值比率的情况进行计数，并且在预定时间内，计数值大于或等于预定数量的情况下，判断正负半周电流不平衡。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其中在步骤3）中对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数是在一个或多个电流周期内进行采样的。

5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，该方法还包括：

在判断正负半周电流不平衡之后发出正负不平衡报警信号。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述预定交流电流峰值取值范围为40-100A，所述预定次数取值范围为20-40，所述预定差值比率取值范围为3%-7%，所述预定时间取值范围为1-4s，所述预定数量取值为300-500。

7.一种用于检测交流电流的正负半周电流不平衡的系统，该系统包括：

采集装置（210），用于采集交流电流；

比较装置（220），存储有预定交流电流峰值，该比较装置（220）用于接收来自所述采集装置（210）的交流电流峰值并与预定交流电流峰值进行比较；

其特征在于，该系统还包括：

采样装置（230），存储有预定次数，该采样装置（230）用于接收来自比较装置（220）的比较结果，并在所采集到的交流电流峰值大于预定交流电流峰值的情况下，分别对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数；

计算装置（240），用于分别累加所述采样装置（230）所采样的正半周电流和负半周电流得到正半周累加电流和负半周累加电流，将所述正半周累加电流和所述负半周累加电流之差的绝对值分别除以所述正半周累加电流和所述负半周累加电流得到正半周差值比率和负半周差值比率；

判断装置（250），存储有预定差值比率，该判断装置（250）用于接收来自所述计算装置（240）的正半周差值比率和负半周差值比率并与预定差值比率进行比较，并根据比较结果判断是否正负半周电流不平衡。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述判断装置（250）用于在正半周差值比率和负半周差值比率都大于预定差值比率的情况下，判断正负半周电流不平衡。

9.根据权利要求7所述的系统，该系统还包括：

计时装置（260），存储有预定时间，该计时装置（260）用于在采集装置（210）采集交流电流时开始计时；

计数装置（270），用于接收判断装置（250）的比较结果，并在判断装置（250）判断出正半周差值比率和负半周差值比率都大于预定差值比率的情况进行计数；并且

所述判断装置（250）存储有预定数量，并用于在所述计时装置（260）计算的时间达到预定时间之前，对所述计数装置（270）的计数值与预定数量进行比较，在所述计数装置（270）的计数值大于或等于预定数量的情况下，判断正负半周电流不平衡。

10.根据权利要求7-9中任一权利要求所述的系统，其中所述采样装置（230）对交流电流的正半周电流和负半周电流采样预定次数是在一个或多个电流周期内进行采样的。

11.根据权利要求7-9中任一权利要求所述的系统，该系统还包括：

发送装置（280），用于接收来自判断装置（250）的判断结果，并在判断装置（250）判断正负半周电流不平衡之后发出正负不平衡报警信号。

12.根据权利要求9所述的系统，其中所述预定交流电流峰值取值范围为40-100A，所述预定次数取值范围为20-40，所述预定差值比率取值范围为3%-7%，所述预定时间取值范围为1-4s，所述预定数量取值为300-500。