CN104991110B - 单相交流电源的电压异常检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单相交流电源的电压异常检测方法和装置，单相交流电源经过整流电路整流后输入到功率因素校正PFC电路，电压异常检测方法包括以下步骤：检测输入电压以获取输入电压瞬时值，并根据输入电压瞬时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位；根据输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据输入电压峰值和输入电压相位计算输入电压估计值；计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据电压误差计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差；根据电压误差、电压标准差和输入电压瞬时值分别判断单相交流电源是否出现电压异常，从而能够快速准确地侦测出电网电压异常。

Description

单相交流电源的电压异常检测方法和装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种单相交流电源的电压异常检测方法以及一种单相交流电源的电压异常检测装置。

背景技术

在单相交流电源输入系统例如家用空调中，来自电网的单相交流电源通常先经过不可控全桥整流电路，再经过功率因数校正电路，然后输出直流电并接至大容量电解电容，最后提供给负载。其中，功率因数校正电路一般采用典型的Boost型功率因数校正电路，负载包括内部开关电源、压缩机和风机等。

当电网电压发生异常时，系统可能会发生故障停机，甚至系统硬件会损坏。在相关技术中，通常是根据电压有效值来判断电网电压是否发生异常，但是相关技术中异常判断的响应过于滞后，滞后时间在几百毫秒级别以上，无法及时保护系统，因此，相关技术需要进行改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够快速侦测出电网电压异常的单相交流电源的电压异常检测方法。

本发明的另一个目的在于提出一种单相交流电源的电压异常检测装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种单相交流电源的电压异常检测方法，所述单相交流电源经过整流电路整流后输入到功率因素校正PFC电路，所述电压异常检测方法包括以下步骤：检测输入电压以获取输入电压瞬时值，并根据所述输入电压瞬时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位；根据所述输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据所述输入电压峰值和所述输入电压相位计算输入电压估计值；计算所述输入电压估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据所述电压误差计算所述输入电压估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压标准差；根据所述电压误差、所述电压标准差和所述输入电压瞬时值分别判断所述单相交流电源是否出现电压异常。

根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测方法，检测输入电压以获取输入电压瞬时值，并根据输入电压瞬时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位，然后，根据输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据输入电压峰值和输入电压相位计算输入电压估计值，计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据电压误差计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差，最后根据电压误差、电压标准差和输入电压瞬时值分别判断单相交流电源是否出现电压异常，从而能够快速准确地侦测出电网电压异常。

根据本发明的一些实施例，通过检测输入到所述整流电路的电压以获取输入电压瞬时值时，对获取的输入电压瞬时值进行锁相环处理以获取所述输入电压相位。或者，通过检测输入到所述PFC电路的电压以获取输入电压瞬时值时，对获取的输入电压瞬时值的平方进行锁相环处理以获取所述输入电压相位。

其中，所述锁相环的带宽远低于所述输入电压的频率，所述输入电压的检测频率远高于所述输入电压的频率。

根据本发明的一些实施例，通过低通滤波器对所述输入电压瞬时值进行计算以获取所述输入电压平均值，其中，所述低通滤波器的截止频率远低于所述输入电压的频率。

根据本发明的一些实施例，可根据以下公式计算所述输入电压估计值：

Vest＝Vpeak×|sin(Theta_est)|

其中，Vest为所述输入电压估计值，Vpeak为所述输入电压峰值，且Vpeak＝Vavg×Π/2，Vavg为所述输入电压平均值，Theta_est为所述输入电压相位。

根据本发明的一些实施例，可根据以下公式计算所述电压标准差：

其中，Vstd为所述电压标准差，N为大于1的整数，Verr为所述电压误差。

根据本发明的一些实施例，根据所述电压误差、所述电压标准差和所述输入电压瞬时值分别判断所述单相交流电源是否出现电压异常，具体包括：当所述输入电压瞬时值小于第一电压阈值且持续时间达到第一预设时间时，判断所述单相交流电源处于电压短时中断状态；当所述电压误差大于第二电压阈值时，判断所述单相交流电源处于电压跌落状态；当所述电压误差小于所述第二电压阈值时，判断所述单相交流电源处于电压骤升状态；当所述电压标准差大于第三电压阈值时，判断所述单相交流电源处于电压谐波失真状态。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种单相交流电源的电压异常检测装置，所述单相交流电源经过整流电路整流后输入到功率因素校正PFC电路，所述电压异常检测装置包括：输入电压检测单元，用于检测输入电压以获取输入电压瞬时值；低通滤波器，用于对所述输入电压瞬时值进行计算以获取所述输入电压平均值；锁相环处理单元，用于根据所述输入电压瞬时值获取输入电压相位；估算单元，用于根据所述输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据所述输入电压峰值和所述输入电压相位计算输入电压估计值；误差计算单元，用于计算所述输入电压估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压误差；标准差计算单元，用于根据所述电压误差计算所述输入电压估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压标准差；判断单元，用于根据所述电压误差、所述电压标准差和所述输入电压瞬时值分别判断所述单相交流电源是否出现电压异常。

根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测装置，检测输入电压以获取输入电压瞬时值，并根据输入电压瞬时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位，然后，根据输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据输入电压峰值和输入电压相位计算输入电压估计值，计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据电压误差计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差，最后根据电压误差、电压标准差和输入电压瞬时值分别判断单相交流电源是否出现电压异常，从而能够快速准确地侦测出电网电压异常。

根据本发明的一些实施例，当所述输入电压检测单元通过检测输入到所述PFC电路的电压以获取输入电压瞬时值时，所述锁相环处理单元对获取的输入电压瞬时值的平方进行锁相环处理以获取所述输入电压相位；或者，当所述输入电压检测单元通过检测输入到所述整流电路的电压以获取输入电压瞬时值时，所述锁相环处理单元对获取的输入电压瞬时值进行锁相环处理以获取所述输入电压相位。

其中，所述锁相环的带宽远低于所述输入电压的频率，所述输入电压的检测频率远高于所述输入电压的频率，所述低通滤波器的截止频率远低于所述输入电压的频率。

根据本发明的一些实施例，所述估算单元可根据以下公式计算所述输入电压估计值：

Vest＝Vpeak×|sin(Theta_est)|

其中，Vest为所述输入电压估计值，Vpeak为所述输入电压峰值，且Vpeak＝Vavg×Π/2，Vavg为所述输入电压平均值，Theta_est为所述输入电压相位。

根据本发明的一些实施例，所述标准差计算单元可根据以下公式计算所述电压标准差：

其中，Vstd为所述电压标准差，N为大于1的整数，Verr为所述电压误差。

根据本发明的一些实施例，当所述输入电压瞬时值小于第一电压阈值且持续时间达到第一预设时间时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于电压短时中断状态；当所述电压误差大于第二电压阈值时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于电压跌落状态；当所述电压误差小于所述第二电压阈值时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于电压骤升状态；当所述电压标准差大于第三电压阈值时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于电压谐波失真状态。

附图说明

图1是根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的输入电压检测的示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的输入电压检测的示意图；以及

图4是根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测装置的示意图。

附图标记：

输入电压检测单元1、低通滤波器2、锁相环处理单元3、估算单元4、误差计算单元5、标准差计算单元6和判断单元7。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图来描述本发明实施例提出的单相交流电源的电压异常检测方法和装置。

其中，单相交流电源经过整流电路整流后输入到功率因素校正PFC电路。优选地，变频空调器可采用单相交流电源供电。根据图2-3的示例，变频空调器的电源装置可包括整流电路10、PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路20、电解电容E1和负载30。其中，整流电路10具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，整流电路10的第一输入端与单相交流电源AC的一端相连，整流电路10的第二输入端与单相交流电源AC的另一端相连，整流电路10用于将单相交流电源AC提供的将单相交流电进行整流以获取整流后的直流电；PFC电路20具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，PFC电路20的第一输入端与整流电路10的第一输出端相连，PFC电路20的第二输入端与整流电路10的第二输出端相连，PFC电路20的第一输出端与电解电容E1的正极端相连，PFC电路20的第二输入端与电解电容E1的负极端相连，负载30与电解电容E1并联，PFC电路20用于对电源进行功率因数校正，并对整流后的直流电进行升压处理，以为电解电容E1和负载30提供稳定的直流电压。

其中，通过本发明实施例的电压异常检测方法可判断单相交流电源AC是否发生异常。

假设输入电压瞬时值为Vin，输入电压平均值为Vavg，输入电压峰值为Vpeak，输入电压相位为Theta_est，输入电压估计值为Vest，输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差为Verr，电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差为Vstd。那么，如图1所示，根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测方法包括以下步骤：

S1：检测输入电压以获取输入电压瞬时值，并根据输入电压瞬时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位。

根据本发明的一个实施例，通过检测输入到整流电路的电压以获取输入电压瞬时值时，对获取的输入电压瞬时值进行锁相环处理以获取输入电压相位。也就是说，可对整流前的电压进行检测以获取输入电压瞬时值。具体地，如图2所示，输入到整流电路的电压即为A点与B点之间的电压。

根据本发明的另一个实施例，通过检测输入到PFC电路的电压以获取输入电压瞬时值时，对获取的输入电压瞬时值的平方进行锁相环处理以获取输入电压相位。也就是说，可对整流后的电压进行检测以获取输入电压瞬时值，对整流后的电压可采用电阻分压方式进行检测。具体地，如图3所示，输入到PFC电路的电压即为C点与D点之间的电压。

其中，锁相环的带宽远低于输入电压的频率，输入电压的检测频率远高于输入电压的频率。优选地，锁相环的带宽可为8Hz，输入电压的频率可为50Hz，输入电压的检测频率可为10KHz。

另外，根据本发明的一个具体示例，可通过低通滤波器对输入电压瞬时值进行计算以获取输入电压平均值，其中，低通滤波器的截止频率远低于输入电压的频率。优选地，低通滤波器的截止频率可为8Hz。

也就是说，首先对输入电压进行检测，可通过电压检测器对输入电压进行检测以得到输入电压瞬时值Vin。然后，对输入电压相位进行估计，可采用锁相环估计出输入电压相位Theta_est，并且，对输入电压相位进行平均电压计算，可通过低通滤波器计算出输入电压平均值Vavg。

S2：根据输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据输入电压峰值和输入电压相位计算输入电压估计值。

具体地，根据本发明的一个实施例，可根据以下公式计算输入电压估计值：

Vest＝Vpeak×|sin(Theta_est)|

其中，Vest为输入电压估计值，Vpeak为输入电压峰值，且Vpeak＝Vavg×Π/2，Vavg为输入电压平均值，Theta_est为输入电压相位。

也就是说，在对输入电压进行预测即计算输入电压估计值的过程中，先计算输入电压峰值Vpeak，由于电压峰值为平均值的Π/2倍，所以，输入电压峰值Vpeak＝Vavg×Π/2。然后，计算输入电压估计值Vest，输入电压估计值Vest为输入电压峰值与输入电压相位正弦的绝对值的乘积，即Vest＝Vpeak×|sin(Theta_est)|。

S3：计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据电压误差计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差。

也就是说，在计算出输入电压估计值Vest之后，计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差Verr＝Vest-Vin，并计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差Vstd。

具体地，根据本发明的一个实施例，可根据以下公式计算电压标准差：

其中，Vstd为电压标准差，N为大于1的整数，Verr为电压误差，Verr＝Vest-Vin。

需要说明的是，电压标准差可根据当前计算出的电压误差Verr(N-1)和之前计算出的N-1个电压误差Verr(0)-Verr(N-1)来计算。

S4：根据电压误差、电压标准差和输入电压瞬时值分别判断单相交流电源是否出现电压异常。

需要说明的是，电压异常侦测频率远高于输入电压的频率，即电压异常侦测周期远小于输入电压的周期。并且，电压异常侦测频率可小于或等于输入电压的检测频率。

还需说明的是，在电压标准差计算中，数据量N为一个输入电压周期中电压异常侦测周期数的整数倍。举例来说，假设输入电压的频率为50Hz，电压异常侦测频率为10KHz，一个输入电压周期中电压异常侦测周期数为200，数据量N为200的整数倍，优选地，N可等于200。

根据本发明一个具体实施例，根据电压误差、电压标准差和输入电压瞬时值分别判断单相交流电源是否出现电压异常即步骤S4具体包括：当输入电压瞬时值小于第一电压阈值且持续时间达到第一预设时间时，判断单相交流电源处于电压短时中断状态；当电压误差大于第二电压阈值时，判断单相交流电源处于电压跌落状态；当电压误差小于第二电压阈值时，判断单相交流电源处于电压骤升状态；当电压标准差大于第三电压阈值时，判断单相交流电源处于电压谐波失真状态。

需要说明的是，在对输入电压进行检测时通常存在检测误差，第一电压阈值Vth1可设定略大于输入电压的检测误差，并且，第一预设时间T1不低于电压异常侦测周期的四倍，且远小于输入电压的周期。另外，第二电压阈值Vth2设定略大于输入电压的检测误差与电压预测误差之和；第三电压阈值Vth3设定大于输入电压的检测误差。其中，电压预测误差可根据预测算法数字运算的运算精度损失、信号噪声(检测电路干扰与采样误差)等引起的误差获取，一般通过实际测量得到。

由此，该方法能够判断电压异常的种类，即能够快速地侦测出电压发生跌落、骤升、短时中断或谐波失真。

下面结合一个具体示例来对本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测方法进行详细描述。

首先，检测输入电压瞬时值Vin，其中，输入电压的检测误差小于5V，之后，采用带宽为8Hz的锁相环估计出输入电压相位Theta_est，并采用截止频率为8Hz的低通滤波器计算输入电压平均值Vavg。

然后，计算输入电压峰值Vpeak＝Vavg×Π/2，并计算输入电压估计值Vest＝Vpeak×|sin(Theta_est)|，其中，电压预测误差小于10V；之后，计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差Verr＝Vest-Vin，并计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差Vstd，N优选为200，即

最后，根据电压误差、电压标准差和输入电压瞬时值进行电压异常判断：A,当输入电压瞬时值Vin小于第一电压阈值Vth1例如10V且持续时间达到第一预设时间T1例如500us，则判断为电压短时中断状态；B,当电压误差Verr大于第二电压阈值Vth2例如20V，则判断为电压跌落状态；C,当电压误差Verr小于第二电压阈值Vth2例如20V，判断为电压骤升状态；D,当电压标准差Vstd大于第三电压阈值Vth3例如10V，判断为电压谐波失真状态。

综上所述，根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测方法，检测输入电压以获取输入电压瞬时值，并根据输入电压瞬时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位，然后，根据输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据输入电压峰值和输入电压相位计算输入电压估计值，计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据电压误差计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差，最后根据电压误差、电压标准差和输入电压瞬时值分别判断单相交流电源是否出现电压异常，从而能够快速准确地侦测出电网电压异常。并且能够判断电压异常的种类，即能够快速地侦测出电压发生跌落、骤升、短时中断或谐波失真。

为实现上述实施例，本发明还提出了一种单相交流电源的电压异常检测装置。

如图2-3所示，单相交流电源AC经过整流电路10整流后输入到功率因素校正PFC电路20。

如图4所示，根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测装置包括：输入电压检测单元1、低通滤波器2、锁相环处理单元3、估算单元4、误差计算单元5、标准差计算单元6和判断单元7。

其中，输入电压检测单元1用于检测输入电压以获取输入电压瞬时值；低通滤波器2用于对输入电压瞬时值进行计算以获取输入电压平均值；锁相环处理单元3用于根据输入电压瞬时值获取输入电压相位；估算单元4用于根据输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据输入电压峰值和输入电压相位计算输入电压估计值；误差计算单元5用于计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差；标准差计算单元6用于根据电压误差计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差；判断单元7用于根据电压误差、电压标准差和输入电压瞬时值分别判断单相交流电源AC是否出现电压异常。

根据本发明的一个实施例，当输入电压检测单元1通过检测输入到PFC电路20的电压以获取输入电压瞬时值时，锁相环处理单元3对获取的输入电压瞬时值的平方进行锁相环处理以获取输入电压相位；当输入电压检测单元1通过检测输入到整流电路10的电压以获取输入电压瞬时值时，锁相环处理单元3对获取的输入电压瞬时值进行锁相环处理以获取输入电压相位。

也就是说，可对整流前的电压进行检测以获取输入电压瞬时值。具体地，如图2所示，输入到整流电路10的电压即为A点与B点之间的电压。以及可对整流后的电压进行检测以获取输入电压瞬时值，对整流后的电压可采用电阻分压方式进行检测。具体地，如图3所示，输入到PFC电路20的电压即为C点与D点之间的电压。

其中，锁相环的带宽远低于输入电压的频率，输入电压的检测频率远高于输入电压的频率，低通滤波器2的截止频率远低于输入电压的频率。优选地，锁相环的带宽可为8Hz，输入电压的频率可为50Hz，输入电压的检测频率可为10KHz，低通滤波器的截止频率可为8Hz。

根据本发明的一个具体实施例，估算单元4根据以下公式计算输入电压估计值：

Vest＝Vpeak×|sin(Theta_est)|

其中，Vest为输入电压估计值，Vpeak为输入电压峰值，且Vpeak＝Vavg×Π/2，Vavg为输入电压平均值，Theta_est为输入电压相位。

根据本发明的一个具体实施例，标准差计算单元6根据以下公式计算电压标准差：

其中，Vstd为电压标准差，N为大于1的整数，Verr为电压误差，Verr＝Vest-Vin。

需要说明的是，电压异常侦测频率远高于输入电压的频率，即电压异常侦测周期远小于输入电压的周期。并且，电压异常侦测频率可小于或等于输入电压的检测频率。

还需说明的是，电压标准差可根据当前计算出的电压误差Verr(N-1)和之前计算出的N-1个电压误差Verr(0)-Verr(N-1)来计算。并且，在电压标准差计算中，数据量N为一个输入电压周期中电压异常侦测周期数的整数倍。举例来说，假设输入电压的频率为50Hz，电压异常侦测频率为10KHz，一个输入电压周期中电压异常侦测周期数为200，数据量N为200的整数倍，优选地，N可等于200。

进一步地，根据本发明的一个具体实施例，当输入电压瞬时值小于第一电压阈值且持续时间达到第一预设时间时，判断单元7判断单相交流电源处于电压短时中断状态；当电压误差大于第二电压阈值时，判断单元7判断单相交流电源处于电压跌落状态；当电压误差小于第二电压阈值时，判断单元7判断单相交流电源处于电压骤升状态；当电压标准差大于第三电压阈值时，判断单元7判断单相交流电源处于电压谐波失真状态。

需要说明的是，在对输入电压进行检测时通常存在检测误差，第一电压阈值Vth1可设定略大于输入电压的检测误差，并且，第一预设时间T1不低于电压异常侦测周期的四倍，且远小于输入电压的周期。另外，第二电压阈值Vth2设定略大于输入电压的检测误差与电压预测误差之和；第三电压阈值Vth3设定大于输入电压的检测误差。其中，电压预测误差可根据预测算法数字运算的运算精度损失、信号噪声(检测电路干扰与采样误差)等引起的误差获取，一般通过实际测量得到。

由此，该装置能够判断电压异常的种类，即能够快速地侦测出电压发生跌落、骤升、短时中断或谐波失真。

综上所述，根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测装置，检测输入电压以获取输入电压瞬时值，并根据输入电压瞬时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位，然后，根据输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据输入电压峰值和输入电压相位计算输入电压估计值，计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据电压误差计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差，最后根据电压误差、电压标准差和输入电压瞬时值分别判断单相交流电源是否出现电压异常，从而能够快速准确地侦测出电网电压异常。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种单相交流电源的电压异常检测方法，其特征在于，所述单相交流电源经过整流电路整流后输入到功率因素校正PFC电路，所述电压异常检测方法包括以下步骤：

检测输入电压以获取输入电压瞬时值，并根据所述输入电压瞬时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位；

根据所述输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据所述输入电压峰值和所述输入电压相位计算输入电压估计值；计算所述输入电压估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据所述电压误差计算所述输入电压估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压标准差；以及

根据所述电压误差、所述电压标准差和所述输入电压瞬时值分别判断所述单相交流电源是否出现电压异常；

其中，根据以下公式计算所述输入电压估计值：

Vest＝Vpeak×|sin(Theta_est)|

其中，Vest为所述输入电压估计值，Vpeak为所述输入电压峰值，且Vpeak＝Vavg×Π/2，Vavg为所述输入电压平均值，Theta_est为所述输入电压相位；

其中，根据所述电压误差、所述电压标准差和所述输入电压瞬时值分别判断所述单相交流电源是否出现电压异常，具体包括：

当所述输入电压瞬时值小于第一电压阈值且持续时间达到第一预设时间时，判断所述单相交流电源处于电压短时中断状态；

当所述电压误差大于第二电压阈值时，判断所述单相交流电源处于电压跌落状态；

当所述电压误差小于所述第二电压阈值时，判断所述单相交流电源处于电压骤升状态；

当所述电压标准差大于第三电压阈值时，判断所述单相交流电源处于电压谐波失真状态。

2.如权利要求1所述的单相交流电源的电压异常检测方法，其特征在于，通过检测输入到所述整流电路的电压以获取输入电压瞬时值时，对获取的输入电压瞬时值进行锁相环处理以获取所述输入电压相位。

3.如权利要求1所述的单相交流电源的电压异常检测方法，其特征在于，通过检测输入到所述PFC电路的电压以获取输入电压瞬时值时，对获取的输入电压瞬时值的平方进行锁相环处理以获取所述输入电压相位。

4.如权利要求2或3所述的单相交流电源的电压异常检测方法，其特征在于，所述锁相环的带宽远低于所述输入电压的频率，所述输入电压的检测频率远高于所述输入电压的频率。

5.如权利要求1所述的单相交流电源的电压异常检测方法，其特征在于，通过低通滤波器对所述输入电压瞬时值进行计算以获取所述输入电压平均值，其中，所述低通滤波器的截止频率远低于所述输入电压的频率。

6.如权利要求1所述的单相交流电源的电压异常检测方法，其特征在于，根据以下公式计算所述电压标准差：

<mrow> <mi>V</mi> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mi>d</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>N</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msup> <mi>Verr</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msqrt> </mrow>

其中，Vstd为所述电压标准差，N为大于1的整数，Verr为所述电压误差。

7.一种单相交流电源的电压异常检测装置，其特征在于，所述单相交流电源经过整流电路整流后输入到功率因素校正PFC电路，所述电压异常检测装置包括：

输入电压检测单元，用于检测输入电压以获取输入电压瞬时值；

低通滤波器，用于对所述输入电压瞬时值进行计算以获取所述输入电压平均值；

锁相环处理单元，用于根据所述输入电压瞬时值获取输入电压相位；

估算单元，用于根据所述输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据所述输入电压峰值和所述输入电压相位计算输入电压估计值；

误差计算单元，用于计算所述输入电压估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压误差；

标准差计算单元，用于根据所述电压误差计算所述输入电压估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压标准差；

判断单元，用于根据所述电压误差、所述电压标准差和所述输入电压瞬时值分别判断所述单相交流电源是否出现电压异常；

其中，所述估算单元根据以下公式计算所述输入电压估计值：

Vest＝Vpeak×|sin(Theta_est)|

其中，Vest为所述输入电压估计值，Vpeak为所述输入电压峰值，且Vpeak＝Vavg×Π/2，Vavg为所述输入电压平均值，Theta_est为所述输入电压相位；

其中，当所述输入电压瞬时值小于第一电压阈值且持续时间达到第一预设时间时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于电压短时中断状态；

当所述电压误差大于第二电压阈值时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于电压跌落状态；

当所述电压误差小于所述第二电压阈值时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于电压骤升状态；

当所述电压标准差大于第三电压阈值时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于电压谐波失真状态。

8.如权利要求7所述的单相交流电源的电压异常检测装置，其特征在于，

当所述输入电压检测单元通过检测输入到所述PFC电路的电压以获取输入电压瞬时值时，所述锁相环处理单元对获取的输入电压瞬时值的平方进行锁相环处理以获取所述输入电压相位；

当所述输入电压检测单元通过检测输入到所述整流电路的电压以获取输入电压瞬时值时，所述锁相环处理单元对获取的输入电压瞬时值进行锁相环处理以获取所述输入电压相位。

9.如权利要求8所述的单相交流电源的电压异常检测装置，其特征在于，所述锁相环的带宽远低于所述输入电压的频率，所述输入电压的检测频率远高于所述输入电压的频率，所述低通滤波器的截止频率远低于所述输入电压的频率。

10.如权利要求7所述的单相交流电源的电压异常检测装置，其特征在于，所述标准差计算单元根据以下公式计算所述电压标准差：

<mrow> <mi>V</mi> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mi>d</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>N</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msup> <mi>Verr</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msqrt> </mrow>

其中，Vstd为所述电压标准差，N为大于1的整数，Verr为所述电压误差。