CN102539891B - 变压器原边电压获取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种变压器原边电压获取方法及装置，涉及电压检测技术领域，解决了现有技术中获取变压器原边电压时可靠性差，成本高的问题。所述方法包括：获取变压器每组副边的三个相电压以及变压器原边的三个相电流，根据所述变压器每组副边的三个相电压及所述变压器原边的三个相电流生成变压器的原边电压。本发明适用于变压器中的电压获取，如应用在采用移相变压器的级联型中(高)压变频器拓扑结构中。

Description

变压器原边电压获取方法及装置

技术领域

本发明涉及电压检测技术领域，尤其涉及一种变压器原边电压获取方法及装置。

背景技术

目前，变压器的使用越来越广泛，变压器将电网侧的中高电压变换为低电压，驱动电动机为用户供电。

在特定环境下，获知变压器的原边电压非常重要，例如级联型中(高)压变频器在四象限运行、同步切入、显示输入电压信息等场合都需要准确测量所述级联型中(高)压变频器中变压器的原边电压。现有技术测量变压器的原边电压的方法是通过电压检测电路直接对原边电压的三个相电压进行电压采样，所述电压检测电路一般是采用大量电阻串联或采用高压电阻来进行分压。

现有技术中由于原边电压的电压高，通过电压检测电路直接对原边电压的三个相电压进行电压采样的方法对电压检测电路的要求较高，造成了检测变压器原边电压时可靠性差，成本高的问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种变压器原边电压获取方法及装置，能够提高检测变压器原边电压的可靠性，降低检测成本。

本发明的实施例采用如下技术方案：

一种变压器原边电压获取方法，包括：

获取变压器每组副边的三个相电压；

获取变压器原边的三个相电流；

根据所述变压器每组副边的三个相电压及所述变压器原边的三个相电流生成变压器的原边电压。

一种变压器原边电压获取装置，包括：

第一获取单元，用于获取变压器每组副边的三个相电压；

第二获取单元，用于获取变压器原边的三个相电流；

原边电压生成单元，用于根据所述变压器每组副边的三个相电压及所述变压器原边的三个相电流生成变压器的原边电压。

本发明实施例提供的变压器原边电压获取方法及装置，通过获取变压器每组副边的三个相电压，并获取变压器原边的三个相电流，从而生成变压器的原边电压，由于所述每组副边的三个相电压较小，对电压检测电路的分压电阻阻值和耐压要求低，从而提高了检测变压器原边电压的可靠性，降低了检测成本。

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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的变压器原边电压获取方法的流程图；

图2为本发明又一实施例提供的变压器原边电压获取方法的流程图；

图3为本发明又一实施例提供的具体实例在采用移相变压器的级联型中(高)压变频器拓扑结构中，检测每组副边三个相电压的瞬时值及检测原边电流的示意图；

图4为本发明又一实施例提供的具体实例在整流环节为IGBT四象限整流的级联型中(高)压变频器拓扑结构中，检测每组副边三个相电压的瞬时值及检测副边电流的示意图；

图5为本发明又一实施例提供的具体实例中的原边电压计算向量图；

图6为本发明实施例提供的变压器原边电压获取装置的结构示意图一；

图7为本发明实施例提供的变压器原边电压获取装置的结构示意图二。

具体实施方式

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作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。

为使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供的变压器原边电压获取方法，所述方法包括：

步骤101、获取变压器每组副边的三个相电压。

步骤102、获取变压器原边的三个相电流。

步骤103、根据所述变压器每组副边的三个相电压及所述变压器原边的三个相电流生成变压器的原边电压。

本发明实施例提供的变压器原边电压获取方法，通过获取变压器每组副边的三个相电压，并获取变压器原边的三个相电流，从而生成变压器的原边电压，由于所述每组副边的三个相电压较小，对电压检测电路的分压电阻阻值和耐压要求低。与现有技术相比，本发明实施例能够提高检测变压器原边电压的可靠性，降低检测成本。

下面将通过一个具体实例来进一步介绍本发明实施例中提供的变压器原边电压获取方法。

例如在采用移相变压器的级联型中(高)压变频器拓扑结构中，有如下方案：

如图2所示，本发明又一实施例提供的变压器原边电压获取方法，所述方法包括：

步骤201、通过电压检测电路检测变压器每组副边的三个相电压，以获取所述变压器每组副边的三个相电压的瞬时值。

具体的，如图3所示的采用移相变压器的级联型中(高)压变频器拓扑结构中，将电压检测电路分别接到变压器每组副边的三个相上，从而通过电压检测电路检测变压器每组副边的三个相电压，以获取所述变压器每组副边的三个相电压的瞬时值，例如以U_Kx′表示检测到的变压器每组副边的三个相电压的瞬时值，其中K表示变压器副边的组数，x等于a、b或c，表示每组副边的三个相，则检测到的三个相电压的瞬时值分别为U_1a′、U_1b′、U_1c′、U_2a′、U_2b′、U_2c′、……U_Kx′。

步骤202、将所述变压器每组副边的三个相电压的瞬时值进行锁相，获取得到每组副边的三个副边电压相位角，并根据所述每组副边的三个副边电压相位角生成原边电压相位角。

具体的，将检测到的三个相电压的瞬时值U_1a′、U_1b′、U_1c′、U_2a′、U_2b′、U_2c′、……U_Kx′进行锁相，获取得到的每组副边的三个副边电压相位角以θ_uKx表示，则获取得到的三个副边电压相位角为θ_u1a、θ_u1b、θ_u1c、θ_u2a、θ_u2b、θ_u2c、……θ_uKx，变压器的铭牌参数中有每组副边的三个相电压移相角度θ_Kx′，则根据所述每组副边的三个副边电压相位角θ_uKx及每组副边的三个相电压移相角度θ_Kx′生成原边电压相位角θ_ux，可以用公式表示为：

θ_ua＝(θ_u1a-θ_1a′+θ_u2a-θ_2a′+……+θ_uKa-θ_Ka′)/K；

θ_ub＝(θ_u1b-θ_1b′+θ_u2b-θ_2b′+……+θ_uKb-θ_Kb′)/K；

θ_uc＝(θ_u1c-θ_1c′+θ_u2c-θ_2c′+……+θ_uKc-θ_Kc′)/K。

步骤203、根据变压器每组副边的三个相电压的瞬时值获取得到每组副边的三个相电压的幅值，并生成处于同一相的副边相电压的幅值的平均值。

具体的，所述每组副边的三个相电压的幅值以U_Kx表示，通过每组副边的三个相电压的瞬时值U_Kx′与已知的变压器频率及每组副边的三个副边电压相位角θ_uKx即可得到所述U_Kx，即为U_1a、U_1b、U_1c、U_2a、U_2b、U_2c、……U_Kx。通过U_1a、U_2a......U_Ka得到副边相电压的幅值的平均值为U_a′，通过U_1b、U_2b......U_Kb得到副边相电压的幅值的平均值为U_b′，通过U_1c、U_2c......U_Kc得到副边相电压的幅值的平均值为U_c′。

步骤204、获取变压器原边的三个相电流。

具体的，如图3所示的采用移相变压器的级联型中(高)压变频器拓扑结构中，其中的整流环节可以为二极管不控整流或绝缘栅双极型晶体管IGBT四象限整流，但不仅局限于此。可以通过电流检测电路检测所述每组副边的两个或三个相电流，具体的，可以通过电流检测电路检测每组副边的三个相电流，或者通过电流检测电路检测每组副边的两个相电流，又因为在三相三线制中，三相电流相加和为零，从而可以通过两个相电流来得到另一个相电流。本发明实施例通过电流传感器直接检测到变压器原边的三个相电流I_a、I_b及I_c。

进一步的，如图4所示的采用移相变压器的级联型中(高)压变频器拓扑结构中，若整流环节为IGBT四象限整流，则所述获取变压器原边的三个相电流I_a、I_b及I_c还可以通过电流传感器检测到变压器每组副边的三个相电流的瞬时值，以I_Kx′表示，即为I_1a′、I_1b′、I_1c′、I_2a′、I_2b′、I_2c′、……I_Kx′，再将所述变压器每组副边的三个相电流进行锁相得到每组副边的三个副边电流相位角，以θ_IKx′表示，通过每组副边的三个相电流I_Ka′、I_Kb′、I_Kc′、每组副边的三个副边电流相位角θ_IKa′、θ_IKb′、θ_IKc′及已知的变压器频率得到每组副边的三个相电流的幅值，以I_Kx表示，通过每组副边的三个相电流的幅值求的三个副边电流幅值的平均值I_x′，即为I_a′、I_b′、I_c′。通过变压器的铭牌参数中有每组副边的三个相电流的移相角θ_IKx及每组副边的三个副边电流相位角θ_IKa′、θ_IKb′、θ_IKc′得到原边电流的三个相位角θ_Ix，可以公式表示为：

θ_Ia＝(θ_I1a′-θ_I1a+θ_I2a′-θ_I2a+……+θ_IKa′-θ_IKa)/K；

θ_Ib＝(θ_I1b′-θ_I1b+θ_I2b′-θ_I2b+……+θ_IKb′-θ_IKb)/K；

θ_Ic＝(θ_I1c′-θ_I1c+θ_I2c′-θ_I2c+……+θ_IKc′-θ_IKc)/K。

通过三个副边电流幅值的平均值I_a′、I_b′、I_c′、变压器原边与副边匝数比N以及原边电流的三个相位角θ_Ia、θ_Ib、θ_Ic得到变压器原边的三个相电流I_a、I_b及I_c，可以通过公式表示为：

I_a＝(I_a′/N)··θ_Ia；

I_b＝(I_b′/N)··θ_Ib；

I_c＝(I_c′/N)··θ_Ic。

其中··θ_Ia表示θ_Ia的正弦值，··θ_Ib表示θ_Ib的正弦值，··θ_Ic表示θ_Ic的正弦值。

根据图4所述步骤，在没有原边电流检测电路的情况下，可以对此种整流环节为IGBT四象限整流的级联型中(高)压变频器拓扑结构进行原边的三个相电流的获取，但不仅局限于此。

步骤205、根据所述变压器原边的三个相电流生成变压器原边的三个压降。

具体的，所述变压器原边的三个压降分别为U_Ta、U_Tb、U_Tc，则通过步骤204获取得到的变压器原边的三个相电流I_a、I_b及I_c、变压器电感的感抗ωL以及虚数单位j得到变压器原边的三个压降U_Ta、U_Tb、U_Tc，可以用公式表示为：

U_Ta＝jωLI_a；

U_Tb＝jωLI_b；

U_Tc＝jωLI_c。

步骤206、根据所述原边电压相位角、所述副边相电压的幅值的平均值、变压器原边与副边匝数比、所述变压器原边的三个压降生成变压器的原边电压。

具体的，根据所述原边电压相位角θ_ua、θ_ub、θ_uc，所述副边相电压的幅值的平均值U_a′、U_b′、U_c′、变压器原边与副边匝数比N、所述变压器原边的三个压降U_Ta、U_Tb、U_Tc，生成变压器的原边电压U_a、U_b、U_c。例如，如图5所示的原边电压计算向量图，其中x＝{a、b、c}，可以以公式表示变压器的三个原边电压为：

U_a＝(NU_a′··θ_ua)+U_Ta；

U_b＝(NU_b′··θ_ub)+U_Tb；

U_c＝(NU_c′··θ_uc)+U_Tc。

其中··θ_ua表示θ_ua的正弦值，··θ_ub表示θ_ub的正弦值，··θ_uc表示θ_uc的正弦值。

本发明又一实施例提供的变压器原边电压获取方法，在获取到变压器每组副边的三个相电压的瞬时值以及获取到变压器原边的三个相电流后，可以通过计算机软件计算上述各步骤的公式，但不仅局限于此。

本发明又一实施例提供的变压器原边电压获取方法，通过获取变压器每组副边的三个相电压的瞬时值，并获取变压器原边的三个相电流，从而能够生成变压器的原边电压，由于所述每组副边的三个相电压较小，对电压检测电路的分压电阻阻值和耐压要求低。与现有技术相比，本发明实施例能够提高检测变压器原边电压的可靠性，降低检测成本。

如图6所示，本发明实施例提供的一种变压器原边电压获取装置，包括：

第一获取单元31，用于获取变压器每组副边的三个相电压。其具体实现方式参见图1中步骤101所示，此处不再赘述。

第二获取单元32，用于获取变压器原边的两个或三个相电流。其具体实现方式参见图1中步骤102所示，此处不再赘述。

原边电压生成单元33，用于根据所述变压器每组副边的三个相电压及所述变压器原边的三个相电流生成变压器的原边电压。其具体实现方式参见图1中步骤103所示，此处不再赘述。

进一步的，如图7所示，所述第一获取单元31，包括：

第一检测模块311，用于通过电压检测电路检测变压器每组副边的三个相电压。其具体实现方式参见图2中步骤201所示，此处不再赘述。

第一获取子模块312，用于获取所述变压器每组副边的三个相电压。其具体实现方式参见图2中步骤201所示，此处不再赘述。

进一步的，如图7所示，所述第二获取单元32，包括：

第二检测模块321，用于通过电流传感器检测变压器原边的三个相电流。其具体实现方式参见图2中步骤204所示，此处不再赘述。

第二获取子模块322，用于获取所述变压器原边的三个相电流。其具体实现方式参见图2中步骤204所示，此处不再赘述。

进一步的，如图7所示，所述第二获取单元32，包括：

副边电流检测模块323，用于通过电流传感器检测到变压器每组副边的三个相电流。其具体实现方式参见图2中步骤204所示，此处不再赘述。

原边电流生成模块324，用于根据所述变压器每组副边的三个相电流生成变压器原边的三个相电流。其具体实现方式参见图2中步骤204所示，此处不再赘述。

进一步的，所述原边电压生成单元33，包括：

相位角模块331，用于将所述变压器每组副边的三个相电压进行锁相，获取得到每组副边的三个副边电压相位角，并根据所述每组副边的三个副边电压相位角生成原边电压相位角。其具体实现方式参见图2中步骤202所示，此处不再赘述。

压降生成模块332，用于根据所述变压器原边的三个相电流生成变压器原边的三个压降。其具体实现方式参见图2中步骤205所示，此处不再赘述。

原边电压生成模块333，用于根据所述原边电压相位角、所述每组副边的三个相电压、变压器原边与副边匝数比、所述变压器原边的三个压降生成变压器的原边电压。其具体实现方式参见图2中步骤206所示，此处不再赘述。

本发明实施例提供的变压器原边电压获取装置，通过第一获取单元获取变压器每组副边的三个相电压，第二获取单元获取变压器原边的三个相电流，原边电压生成单元生成变压器的原边电压，由于所述每组副边的三个相电压较小，对电压检测电路的分压电阻阻值和耐压要求低。与现有技术相比，本发明实施例能够提高检测变压器原边电压的可靠性，降低检测成本。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种变压器原边电压获取方法，其特征在于，包括：

获取变压器每组副边的三个相电压；

获取变压器原边的三个相电流；

根据所述变压器每组副边的三个相电压及所述变压器原边的三个相电流生成变压器的原边电压；

所述根据所述变压器每组副边的三个相电压及所述变压器原边的三个相电流生成变压器的原边电压包括：

将所述变压器每组副边的三个相电压进行锁相，获取得到每组副边的三个副边电压相位角，并根据所述每组副边的三个副边电压相位角生成原边电压相位角；

根据所述变压器原边的三个相电流生成变压器原边的三个压降；

根据所述原边电压相位角、所述每组副边的三个相电压、变压器原边与副边匝数比、所述变压器原边的三个压降生成变压器的原边电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取变压器每组副边的三个相电压包括：

通过电压检测电路检测变压器每组副边的三个相电压，以获取所述变压器每组副边的三个相电压。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取变压器原边的三个相电流包括：

通过电流传感器检测变压器原边的两个或三个相电流，以获取所述变压器原边的三个相电流。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压器应用在整流环节为绝缘栅双极型晶体管四象限整流的变频器中。

5.一种变压器原边电压获取装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取变压器每组副边的三个相电压；

第二获取单元，用于获取变压器原边的三个相电流；

原边电压生成单元，用于根据所述变压器每组副边的三个相电压及所述变压器原边的三个相电流生成变压器的原边电压;

所述原边电压生成单元包括：

相位角模块，用于将所述变压器每组副边的三个相电压进行锁相，获取得到每组副边的三个副边电压相位角，并根据所述每组副边的三个副边电压相位角生成原边电压相位角；

压降生成模块，用于根据所述变压器原边的三个相电流生成变压器原边的三个压降；

原边电压生成模块，用于根据所述原边电压相位角、所述每组副边的三个相电压、变压器原边与副边匝数比、所述变压器原边的三个压降生成变压器的原边电压。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一获取单元，包括：

第一检测模块，用于通过电压检测电路检测变压器每组副边的三个相电压；

第一获取子模块，用于获取所述变压器每组副边的三个相电压。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元，包括：

第二检测模块，用于通过电流传感器检测变压器原边的两个或三个相电流；

第二获取子模块，用于获取所述变压器原边的三个相电流。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述变压器应用在整流环节为绝缘栅双极型晶体管四象限整流的变频器中。