CN105301374B - 整流器同步信号检测方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种整流器同步信号检测方法、装置和系统，该装置，包括：第一电压采集单元、电流采集单元和控制单元；第一电压采集单元的两个输入端分别与整流器的第一电压的两输入端连接，测量整流器的第一输入电压；电流采集单元的输入端串接在整流器的第二电压输入回路，测量整流器的第二输入电压电路中的电流；控制单元与电压采集单元的输出端和电流采集单元的输出端连接，判断电流采集单元输出的电流与第一输入电压是否满足第二预设的关系，若满足则确定第一输入电压与第二输入电压同相位。整流器同步信号检测装置，通过比较电网同步电压与主电路中电流是否同相位，来确定电网同步电压与主电压是否同相位，节省了人力和物力，提高了测试效率。

Description

整流器同步信号检测方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种整流器同步信号检测方法、装置和系统。

背景技术

我过铁路系统中采用的是单相25千伏(KV)、50赫兹(Hz)供电机制，通过接触网向机车供电，经钢轨实现回流。由于25KV电压过高，并且单相无法满足机车在牵引、制动状态下的前进或后退四种工况的需要，所以在机车上会有一个整流装置，由于该整流装置是单相的并且能够进行能量回馈，所以该整流装置简称单相四象限整流器。图1为通常机车供电系统结构图。如图1所示，单相25KV、50Hz高压电经过变压器再经过单相四象限整流器的控制会得到一个稳定的直流电压，逆变器再将这个稳定的中间电压逆变成需要的交流电压和频率，以带动电机工作。

在图1所示的机车供电系统中，由变压器3的副边输入整流器的电压为电网同步电压，由主变压器的副边线圈输入整流器的为主电路电压，只有电网同步电压和主电路电压同相位，才能保证整流器可靠实现可控整流。因此，在整流器上电启动前，需要检测电网同步电压的相位与主电路电压相位是否相同。通常，现有技术中是通过用示波器检测C、D两点间电压，判断CD间电压与AB间电压同步信号是否是同相位的。

但是上述测试方法，测试CD两点间的高压时，需要专业的测试人员进行现场接线测试，不仅不安全，而且会浪费大量的人力、物力和时间。

发明内容

本发明提供一种整流器同步信号检测方法、装置和系统，用于解决现有技术中，在判断供电线路接线是否准确时，需要由专业的测试人员进行现场接线测试，浪费人力和物力的问题。

本发明提供一种整流器同步信号检测装置，包括：第一电压采集单元、电流采集单元和控制单元；

所述第一电压采集单元的两个输入端分别与整流器的第一电压的两个输入端连接，用于测量所述整流器的第一电压；

所述电流采集单元是输入端串接在所述整流器的第二电压输入回路，用于测量所述整流器的第二电压输入电路中的电流，所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第二输入电压满足第一预设的关系；

所述控制单元与所述电压采集单元的输出端和电流采集单元的输出端连接，用于判断所述电流采集单元输出的电流与所述第一输入电压是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。

本发明提供一种整流器同步信号检测系统，包括单相桥式整流器和如上所述的整流器同步信号检测装置，所述单相桥式整流器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；

所述整流器同步信号检测装置中的控制单元，还用于控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的通断。

本发明提供一种整流器同步信号检测方法，包括：

控制单元检测整流器的第一输入电压；

控制单元检测电流采集单元输出的电流，所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第二输入电压满足第一预设的关系；

所述控制单元判断所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第一输入电压是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。

本发明提供的整流器同步信号检测方法、装置和系统，整流器同步信号检测装置，通过采集电网同步电压及主电路中的电流，比较电网同步电压与主电路中的电流的相位是否相同，结合主电路电流相位与主电路输入电压相位存在的关系，即可确定电网同步电压与主电路电压相位是否相同，通过自动测试，无需专业人员现场接线分析，节省了人力和物力，提高了测试效率。

附图说明

图1为通常机车供电系统结构图；

图2为本发明提供的整流器同步信号检测装置实施例一的结构示意图；

图3为本发明提供的整流器同步信号检测装置实施例二的结构示意图；

图4为本发明提供的整流器同步信号检测系统实施例的结构示意图；

图5为本发明提供的整流器同步信号检测方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

图2为本发明提供的整流器同步信号检测装置实施例一的结构示意图。如图2所示，该整流器同步信号检测装置200包括：第一电压采集单元201、电流采集单元202和控制单元203。

其中，第一电压采集单元201的两个输入端分别与整流器的第一电压的两个输入端连接，用于测量整流器的第一输入电压；电流采集单元202的输入端串接在整流器的第二电压输入回路，用于测量整流器的第二电压输入电路中的电流，电流采集单元输出的电流与整流器的第二输入电压满足第一预设的关系；控制单元与所述电压采集单元的输出端和电流采集单元的输出端连接，用于判断电流采集单元输出的电流与第一输入电压是否满足第二预设的关系，若满足，则确定第一输入电压与第二输入电压同相位。

具体的，本发明各实施例中，整流器的第一电压的两个输入端指整流器的电网同步电压输入端，整流器的第一输入电压指输入整流器的电网同步电压，即为图1中AB两点间电压，整流器的第二电压输入回路指整流器的主电路电压输入回路，即图1中的主变压器的副边输出端与整流器的CD输入端连接的回路，第二输入电压指输入整流器主电路中的电压，即图1中CD两点间电压。

本发明实施例中的电压采集单元可以为电压互感器，也可以为电压传感器，电流采集单元可以为电流互感器，也可以为电流传感器，本实施例对此不做限定。

本发明提供的整流器同步信号检测装置，通过采集电网同步电压及主电路中的电流，比较电网同步电压与主电路中的电流的相位是否相同，结合主电路电流相位与主电路输入电压相位存在的关系，即可确定电网同步电压与主电路电压相位是否相同，通过自动测试，无需专业人员现场接线分析，节省了人力和物力，提高了测试效率。

图3为本发明提供的整流器同步信号检测装置实施例一的结构示意图。如图3所示，在图2所示的基础上，该整流器同步信号检测装置200，还包括：第一开关204、第二开关205和电阻206。

其中，第一开关204和电阻206串接在所述整流器的第二电压输入回路；第二开关205与第一开关204和电阻206并联连接；控制单元203与第一开关204控制端和第二开关205控制端连接，用于控制第一开关及第二开关的通断。

具体的，整流器在开始工作时，通常是通过不可控整流的方式向输出端电容进行充电，此时由于输出端电容初始电压为0，为防止充电电流过大而烧毁不可控整流器件，本实施例中在整流器的第二电压输入端串入一电阻来限制充电电流。当整流器输出端电容电压达到一定值时，不可控整流无法满足整流器输出端电容电压进一步增加的要求，此时闭合第二开关，并断开第一开关，改用可控整流方式向输出端电容继续充电。

需要说明的是，控制单元可以根据电流采集单元采集的电流值控制第一开关和第二开关的通断，或者该整流器同步信号检测装置200，还包括：第二电压采集单元207。

其中，第二电压采集单元207的两个输入端分别与整流器的两输出端连接，用于采集所述整流器输出的电压，并将采集的电压输出给控制单元203；控制单元203还用于根据第二电压采集单元输出的电压控制第一开关及所述第二开关的通断。

进一步地，上述控制单元判断电流采集单元输出的电流与第一电压采集单元输出的电压是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位，包括：

控制单元检测所述电流采集单元输出的电流值；

当电流采集单元输出的电流值大于预设的值时，控制单元计算此时第一输入电压值与电流采集单元输出的电流值的差值；

控制单元懒得所述差值的绝对值与第一输入电压值的绝对值是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。

具体的，由于整流器第二输入电压值较高，流过第二电压输入电路的电流值也比较大，为满足实际需要，本发明各实施例中的电流采集单元的测量范围比较大，可以理解的是，量程较大的测量装置在测量小数值变量时，会产生较大的测量误差，为尽量降低由于测量误差带来的影响，本发明实施例中控制单元仅在电流采集单元采集的电流值达到一定值时，再判断第一输入电压与第二输入电压的关系。举例来说，若第二输入电压为950伏特(V)，电阻值为10欧姆，则流过电流采集单元的最大电流值可为95安培(A)，则可设置当电流采集单元采集的电流值大于40A时才判断第一输入电压与第二输入电压的相位关系。

需要说明的，由于整流器进行不可控整流时，第二电压输入电路中的电流与第二输入电压可满足第一预设的关系，而当整流器进行可控整流时，由于第二电压输入电路中的电流与第二输入电压的关系会因可控整流的参与而发生变化，不再满足第一预设的关系，因此，本发明中，利用电流采集单元采集的电流，判断第一输入电压与第二输入电压的相位关系时，也仅可根据整流器在不可控整流阶段电流采集单元采集的电流进行。

本实施例中一种可能的实现形式中，若根据电流采集单元的结构可知，电流采集单元输出的电流信号与整流器的第二输入电压同相位，所述控制单元判断所述差值的绝对值与所述第一输入电压值的绝对值是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位，包括：

若所述差值的绝对值小于所述第一输入电压值的绝对值，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。

比如，在某时刻第一电压采集单元测量的第一输入电压为5cos60°(V)，即2.5V，此时电流采集单元输出的电流为2cos60°A，即1A，则第一输入电压值与电流值的差值的绝对值为1.5。1.5小于2.5，则可确定第一输入电压与第二输入电压同相位。相应的，若此时电流采集单元输出的电流为2cos240°A，即-1A，则第一输入电压值与电流值的差值的绝对值为3.5。3.5大于2.5，则可确定第一输入电压与第二输入电压相位相反。

或者，若根据电流采集单元的结构可知，所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第二输入电压相位相反，所述控制单元比较所述差值的绝对值与所述第一输入电压值的绝对值是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位，包括：

若所述差值的绝对值大于所述第一输入电压值的绝对值，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。

举例来说，在某时刻第一电压采集单元测量的第一输入电压为-5sin90°(V)，即-5V，此时电流采集单元输出的电流为2sin90°A，即2A，则第一输入电压值与电流值的差值的绝对值为7。7大于5，则可确定第一输入电压与第二输入电压同相位。相应的，若此时电流采集单元输出的电流为2sin270°A，即-2A，则第一输入电压值与电流值的差值的绝对值为3。3小于5，则可确定第一输入电压与第二输入电压相位相反。

本实施例提供的整流器同步信号检测装置，通过采集电网同步电压及主电路中的电流，通过比较电网同步电压与主电路中电流的差值的绝对值与电网同步电压绝对值间的大小，结合主电路中电流相位与主电路输入电压间的相位关系，即可确定电网同步电压与主电路电压相位是否相同，通过自动测试，无需专业人员现场接线分析，节省了人力和物力，提高了测试效率。

图4为本发明提供的整流器同步信号检测系统实施例的结构示意图。如图4所示，该整流器同步信号检测系统包括：单相桥式整流器400和如上述任一实施例提供的整流器同步信号检测装置200。

其中，图4中以图3所示的整流器同步信号检测装置为例，如图4所示，单相桥式整流器400包括第一开关管401、第二开关管402、第三开关管403和第四开关管404。整流器同步信号检测装置200中的控制单元，还用于控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的通断。

进一步地，该单相桥式整流器400中还包括分别与第一开关管401、第二开关管402、第三开关管403及第四开关管404反并联的第一二极管405、第二二极管406、第三二极管407和第四二极管408。其中，四个开关管组成可控单相桥式整流器，四个二极管组成不可控单相桥式整流器。当整流器同步信号检测装置中的第一开关闭合时，由该不可控单相桥式整流器输出电压，当整流器同步信号检测装置中的控制单元检测到整流器的第二电压输入回路电流达到一定值或者检测到整流器输出电压达到一定值时，控制整流器同步信号检测装置中的第二开关导通，第一开关关断，并控制第一开关管及第四开关管和第二开关管及第三开关管依次导通，由可控单相桥式整流器输出电压。

本实施例提供的整流器同步信号检测系统，整流器同步信号检测装置对整流器同步信号的检测和判断过程可参照上述实施例的详细描述，此处不再赘述。

本发明提供的整流器同步信号检测系统，整流器同步信号检测装置，采集电网同步电压及主电路中的电流，通过比较电网同步电压与主电路中电流的差值的绝对值与电网同步电压绝对值间的大小，结合主电路中电流相位与主电路输入电压间的相位关系，即可确定电网同步电压与主电路电压相位是否相同，通过自动测试，无需专业人员现场接线分析，节省了人力和物力，提高了测试效率。

图5为本发明提供的整流器同步信号检测方法实施例的流程示意图。如图5所示，该整流器同步信号检测方法包括：

S500，控制单元检测整流器的第一输入电压。

本实施例提供的整流器同步信号检测方法的执行主体为上述实施例提供的整流器同步信号检测装置。本实施例中的第一输入电压为电网同步电压，第二输入电压为主电路电压。控制单元通过电压互感器或电压传感器检测整流器的电网同步电压。

S510，控制单元检测电流采集单元输出的电流，所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第二输入电压满足第一预设的关系。

其中，电流采集单元可以为电流互感器或电流传感器，控制单元通过检测电流互感器或电流传感器副边的电流值，确定整流器第二输入电压回路中的电流。

S520，所述控制单元判断所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第一输入电压是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。

具体的，若所述电流采集单元输出的电流值大于预设的值，则计算此时所述第一输入电压值与所述电流值的差值；

判断所述差值的绝对值与所述第一输入电压值的绝对值是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。

进一步地，所述第一预设的关系为所述电流采集单元输出的电流与整流器的第二输入电压同相位，所述第二预设的关系为所述差值的绝对值小于所述第二输入电压值的绝对值；

或者，所述第一预设的关系为所述电流采集单元输出的电流信号与整流器的第二输入电压相位相反，所述第二预设的关系为所述差值的绝对值大于所述第二输入电压值的绝对值。

本实施例提供的整流器同步信号检测方法中各步骤的详细描述及处理过程，可参照上述整流器同步信号检测装置的详细描述，此处不再赘述。

本发明提供的整流器同步信号检测方法，控制单元检测电网同步电压及主电路中的电流，通过比较电网同步电压与主电路中电流的差值的绝对值与电网同步电压绝对值间的大小，结合主电路中电流相位与主电路输入电压间的相位关系，即可确定电网同步电压与主电路电压相位是否相同，通过自动测试，无需专业人员现场接线分析，节省了人力和物力，提高了测试效率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种整流器同步信号检测装置，其特征在于，包括：第一电压采集单元、电流采集单元和控制单元；

所述第一电压采集单元的两个输入端分别与整流器的第一电压的两个输入端连接，用于测量所述整流器的第一输入电压；

所述电流采集单元的输入端串接在所述整流器的第二电压输入回路，用于测量所述整流器的第二电压输入电路中的电流，所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第二输入电压满足第一预设的关系；

所述控制单元与所述电压采集单元的输出端和电流采集单元的输出端连接，用于判断所述电流采集单元输出的电流与所述第一输入电压是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位；

其中，所述第一预设的关系为所述电流采集单元输出的电流与整流器的第二输入电压同相位，所述第二预设的关系为所述第一输入电压值与所述电流值的差值的绝对值小于所述第二输入电压值的绝对值；

或者，所述第一预设的关系为所述电流采集单元输出的电流信号与整流器的第二输入电压相位相反，所述第二预设的关系为所述差值的绝对值大于所述第二输入电压值的绝对值。

2.根据权利要求1所述的整流器同步信号检测装置，其特征在于，还包括：第一开关、第二开关和电阻；

所述第一开关和电阻串接在所述整流器的第二电压输入回路；

所述第二开关与所述第一开关和电阻并联连接；

所述控制单元与所述第一开关控制端和所述第二开关控制端连接，用于控制所述第一开关及所述第二开关的通断。

3.根据权利要求2所述的整流器同步信号检测装置，其特征在于，还包括第二电压采集单元；

所述第二电压采集单元的两个输入端分别与所述整流器的两输出端连接，用于采集所述整流器输出的电压，并将采集的电压输出给所述控制单元；

所述控制单元，还用于根据所述第二电压采集单元输出的电压控制所述第一开关及所述第二开关的通断。

4.根据权利要求1或2所述的整流器同步信号检测装置，其特征在于，所述控制单元判断所述电流采集单元输出的电流与所述第一电压采集单元输出的电压是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位，包括：

所述控制单元检测所述电流采集单元输出的电流值；

当所述电流采集单元输出的电流值大于预设的值时，所述控制单元计算此时所述第一输入电压值与所述电流采集单元输出的电流值的差值；

所述控制单元判断所述差值的绝对值与所述第一输入电压值的绝对值是否满足第二预设的关系，若满足则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。

5.根据权利要求4所述的整流器同步信号检测装置，其特征在于，所述电流采集单元输出的电流信号与所述整流器的第二输入电压同相位，所述控制单元判断所述差值的绝对值与所述第一输入电压值的绝对值是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位，包括：

若所述差值的绝对值小于所述第一输入电压值的绝对值，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。

6.根据权利要求4所述的整流器同步信号检测装置，其特征在于，所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第二输入电压相位相反，所述控制单元判断所述差值的绝对值与所述第一输入电压值的绝对值是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位，包括：

若所述差值的绝对值大于所述第一输入电压值的绝对值，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。

7.一种整流器同步信号检测系统，其特征在于，包括单相桥式整流器和如权利要求1～6任一所述的整流器同步信号检测装置，所述单相桥式整流器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；

所述整流器同步信号检测装置中的控制单元，还用于控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的通断。

8.一种整流器同步信号检测方法，其特征在于，包括：

控制单元检测整流器的第一输入电压；

控制单元检测电流采集单元输出的电流，所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第二输入电压满足第一预设的关系；

所述控制单元判断所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第一输入电压是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位；

其中，所述第一预设的关系为所述电流采集单元输出的电流与整流器的第二输入电压同相位，所述第二预设的关系为所述第一输入电压值与所述电流值的差值的绝对值小于所述第二输入电压值的绝对值；

或者，所述第一预设的关系为所述电流采集单元输出的电流信号与整流器的第二输入电压相位相反，所述第二预设的关系为所述差值的绝对值大于所述第二输入电压值的绝对值。

9.根据权利要求8所述的整流器同步信号检测方法，其特征在于，所述控制单元判断所述电流采集单元输出的电流与所述整流器的第一输入电压是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位，包括：

若所述电流采集单元输出的电流值大于预设的值，则计算此时所述第一输入电压值与所述电流采集单元输出的电流值的差值；

判断所述差值的绝对值与所述第一输入电压值的绝对值是否满足第二预设的关系，若满足，则确定所述第一输入电压与所述第二输入电压同相位。