CN107589298A - 电网频率检测电路、方法、存储介质和处理器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网频率检测电路、方法、存储介质和处理器。其中，该电路包括：有源滤波电路，输入端与电网的输出端相连接，有源滤波电路的输入端用于接收电网的电压采样信号，有源滤波电路用于电压采样信号滤除干扰噪声；比较器电路，比较器电路的输入端与有源滤波电路的输出端相连接，比较器电路用于对有源滤波电路输出的电压采样信号与参考电压进行比较；控制器，控制器与比较器电路的输出端相连接，用于根据比较器电路输出的信号计算电网的频率。本发明解决了检测电网频率的精度比较低的技术问题。

Description

电网频率检测电路、方法、存储介质和处理器

技术领域

本发明涉及电路领域，具体而言，涉及一种电网频率检测电路、方法、存储介质和处理器。

背景技术

现有的光伏系统中，由于光伏逆变器系统自身存在严重的干扰，导致电网频率的检测存在误差，使得光伏逆变器输出的波形不准确，降低了逆变器的输出性能，还降低孤岛保护的可靠性，在极端情况下，有可能引起逆变器的误动作。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种电网频率检测电路、方法、存储介质和处理器，以至少解决检测电网频率的精度比较低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电网频率检测电路，包括：有源滤波电路，输入端与电网采样电路的输出端相连接，所述有源滤波电路的输入端用于接收所述电网的电压采样信号，所述有源滤波电路用于所述电压采样信号滤除干扰噪声；比较器电路，所述比较器电路的输入端与所述有源滤波电路的输出端相连接，所述比较器电路用于对所述有源滤波电路输出的电压采样信号与参考电压进行比较；控制器，所述控制器与所述比较器电路的输出端相连接，用于根据所述比较器电路输出的信号计算所述电网的频率。

可选地，所述电网频率检测电路还包括：电网采样电路，一端连接所述电网，另外一端连接所述有源滤波电路，用于对所述电网的电压进行采样。

可选地，所述电网采样电路为电压传感器或者是高阻抗组成的差分采样电路。

可选地，所述有源滤波电路包括：运算放大器IC1；电阻R1，第一端与所述电网电网的输出端相连接，第二端与运算放大器IC1的第一输入端相连接；电阻R2，第一端接地，第二端与所述运算放大器IC1的第一输入端相连接；电容C2，与所述电阻R2并联；电阻R4，第一端与所述运算放大器IC1的第二输入端相连接，第二端与所述运算放大器IC1的输出端相连接，其中，所述运算放大器IC1的第二输入端接地；电容C1，与所述电阻R4并联；电阻R3，第一端与所述运算放大器IC1的输出端相连接，第二端作为所述有源滤波电路的输出端。

可选地，所述电容C1的值与所述电容C2的值不同，并且所述电容C1的值大于所述电容C2的值。

可选地，所述电容C1的值大于所述电容C2的值的20倍。

可选地，所述比较器电路包括：比较器IC2；电阻R5，第一端与所述有源滤波电路的输出端相连接，第二端与所述比较器IC2的第一输入端相连接；电容C3，一端与所述比较器IC2的第一输入端相连接，另外一端接地；电阻R6，第一端与参考电压相连接，第二端与所述比较器IC2的第二输入端相连接；电容C4，一端与所述比较器IC2的第二输入端相连接，另外一端接地；电阻R7，一端与所述比较器IC2的输出端相连接，另外一端连接高电平，其中，所述比较器IC2的输出端作为所述比较器电路的输出端。

根据本发明实施例的一方面，还提供了一种电网频率检测方法，包括：采集电网的电压信号；利用有源滤波器对所述电压信号进行滤波，得到滤波后的电压信号；利用比较器电路对所述滤波后的电压信号与参考电压信号进行比较，输出方波信号；利用控制器采集所述方波信号，并计算所述电网的频率。

可选地，采集电网的电压信号包括：通过电压传感器或者差分采样电路采集所述电网的所述电压信号。

根据本发明实施例的一方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述的电网频率检测方法。

根据本发明实施例的一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的电网频率检测方法。

在本发明实施例中，有源滤波电路与电网相连接，可以对采集的电网的电压采样信号进行滤波，滤除干扰噪声后将输出信号输入到比较器电路中，生成方波信号，方波信号是便于控制器识别的信号，因此，控制器可以根据识别出的方波信号准确检测电网频率，达到了提高检测电网频率的检测精度的技术效果，进而解决了检测电网频率的精度比较低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种电网频率检测电路的示意图；

图2是根据本发明实施例的有源滤波电路的电路图；

图3是根据本发明实施例的比较器电路的电路图；

图4是根据本发明实施例的电网频率检测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种电网频率检测电路。

图1是根据本发明实施例的电网频率检测电路的示意图。如图1所示，该电网频率检测电路包括：有源滤波电路12、比较器电路14和控制器16。其中：

有源滤波电路12，输入端与电网采样电路的输出端相连接，有源滤波电路的输入端用于接收电网的电压采样信号，有源滤波电路用于电压采样信号滤除干扰噪声；

比较器电路14，比较器电路的输入端与有源滤波电路的输出端相连接，比较器电路用于对有源滤波电路输出的电压采样信号与参考电压进行比较；

控制器16，控制器与比较器电路的输出端相连接，用于根据比较器电路输出的信号计算电网的频率。

该有源滤波电路12与电网相连接，可以对采集的电网的电压采样信号进行滤波，滤除干扰噪声后将输出信号输入到比较器电路14中，生成方波信号，方波信号是便于控制器16识别的信号，因此，控制器可以根据识别出的方波信号准确检测电网频率，达到了提高检测电网频率的检测精度的技术效果，解决了现有技术检测电网频率的精度比较低的技术问题。

检测电网频率的检测精度的提高，有助于提升逆变器的并网性能，提高孤岛保护的可靠性，降低由于电网频率检测精度低导致的逆变器误保护的发生。并且，该电路使用的电子元器件少，易于工程应用。

图2是根据本发明实施例的有源滤波电路的电路图。如图2所示，该有源滤波电路包括：

运算放大器IC1；

电阻R1，第一端与电网采样电路的输出端相连接，第二端与运算放大器IC1的第一输入端相连接；

电阻R2，第一端接地，第二端与运算放大器IC1的第一输入端相连接；

电容C2，与电阻R2并联；

电阻R4，第一端与运算放大器IC1的第二输入端相连接，第二端与运算放大器IC1的输出端相连接，其中，运算放大器IC1的第二输入端接地；

电容C1，与电阻R4并联；

电阻R3，第一端与运算放大器IC1的输出端相连接，第二端作为有源滤波电路的输出端。

图2所示的有源滤波电路由运算放大器IC1及其外围电阻、电容所组成。电网电压采样信号U1通过电阻R1、电阻R2及电容C2之后送入运算放大器IC1，经滤波处理后输出信号U2。

为了提高有源滤波器的滤波性能、减小滤波电路对信号采样的延迟，在选择电容C1和电容C2时，需选取大小不一致的电容C1和电容C2，并且电容C1的值需要大于电容C2的值20倍。

图3是根据本发明实施例的比较器电路的电路图。如图3所示，该比较器电路包括：

比较器IC2；

电阻R5，第一端与有源滤波电路的输出端相连接，第二端与比较器IC2的第一输入端相连接；

电容C3，一端与比较器IC2的第一输入端相连接，另外一端接地；

电阻R6，第一端与参考电压相连接，第二端与比较器IC2的第二输入端相连接；

电容C4，一端与比较器IC2的第二输入端相连接，另外一端接地；

电阻R7，一端与比较器IC2的输出端相连接，另外一端连接高电平，其中，比较器IC2的输出端作为比较器电路的输出端。

图3所示的比较器电路由比较器IC2及外围电阻、电容所组成。经过图2所示的有源滤波电路处理过的电网电压采样信号U2经过电阻R5和电容C3输入到比较器电路中，使电网电压采样信号U2与参考电压V_ref比较，生成便于控制器采集的方波信号U3，信号U3被控制器采集，并实时计算电网的频率。

例如：比较器IC2在比较电网电压采样信号U2与参考电压V_ref时，如果电网电压采样信号U2大于参考电压V_ref，则输出高电平，如果电网电压采样信号U2小于或者等于参考电压V_ref，则输出低电平。由此，生成方波信号。

需要说明的是，上述有源滤波电路和比较器电路中电阻和电容的取值，可以根据精度的需要进行选择和调节，本实施例并不对具体的取值做限定。

可选地，电网频率检测电路还包括：电网采样电路，一端连接电网，另外一端连接有源滤波电路，用于对电网的电压进行采样。

电网采样电路对电网的电压信号进行采样，将采样信号直接输出给有源滤波电路。可选地，电网采样电路为电压传感器或者是高阻抗组成的差分采样电路。

通过本实施例，可以对利用有源滤波电路和比较器电路就提高电网频率的采样精度，由于电网频率的采样精度影响并网逆变器的输出性能，在某些极端情况下，电网频率采样的误差有可能导致逆变器的误保护，将逆变器从电网系统中断开，增加了逆变器误报故障的概率，降低了光伏系统的使用率，因此，提高采样精度可以降低逆变器误报故障的概率。

本发明实施例还提供了一种电网频率检测方法。图4是根据本发明实施例的电网频率检测方法的流程图。

如图4所示，该电网频率检测方法包括如下步骤：

步骤S402，采集电网的电压信号；

步骤S404，利用有源滤波器对电压信号进行滤波，得到滤波后的电压信号；

步骤S406，利用比较器电路对滤波后的电压信号与参考电压信号进行比较，输出方波信号；

步骤S408，利用控制器采集方波信号，并计算电网的频率。

该有源滤波电路与电网相连接，可以对采集的电网的电压采样信号进行滤波，滤除干扰噪声后将输出信号输入到比较器电路中，生成方波信号，方波信号是便于控制器识别的信号，因此，控制器可以根据识别出的方波信号准确检测电网频率，达到了提高检测电网频率的检测精度的技术效果，解决了现有技术检测电网频率的精度比较低的技术问题。

检测电网频率的检测精度的提高，有助于提升逆变器的并网性能，提高孤岛保护的可靠性，降低由于电网频率检测精度低导致的逆变器误保护的发生。并且，该电路使用的电子元器件少，易于工程应用。

可选地，采集电网的电压信号包括：通过电压传感器或者差分采样电路采集电网的电压信号。

电压传感器可以感知被测电压，可以在一定时间内将获得的电压转换成直流电流、直流电源并格力输出模拟信号或者数字信号。主要用于测量电网中波形畸变较严重的电压或者电流信号，也可以测量方波、三角波等非正弦波形。

本发明实施例还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述的电网频率检测方法。

本发明实施例还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的电网频率检测方法。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的全部或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一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种电网频率检测电路，其特征在于，包括：

有源滤波电路，输入端与电网采样电路的输出端相连接，所述有源滤波电路的输入端用于接收电网的电压采样信号，所述有源滤波电路用于所述电压采样信号滤除干扰噪声，所述电网采样电路连接电网；

比较器电路，所述比较器电路的输入端与所述有源滤波电路的输出端相连接，所述比较器电路用于对所述有源滤波电路输出的电压采样信号与参考电压进行比较；

控制器，所述控制器与所述比较器电路的输出端相连接，用于根据所述比较器电路输出的信号计算所述电网的频率。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电网频率检测电路还包括：

所述电网采样电路，一端连接所述电网，另外一端连接所述有源滤波电路，用于对所述电网的电压进行采样。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电网采样电路为电压传感器或者是高阻抗组成的差分采样电路。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述有源滤波电路包括：

运算放大器IC1；

电阻R1，第一端与所述电网的输出端相连接，第二端与运算放大器IC1的第一输入端相连接；

电阻R2，第一端接地，第二端与所述运算放大器I C1的第一输入端相连接；

电容C2，与所述电阻R2并联；

电阻R4，第一端与所述运算放大器IC1的第二输入端相连接，第二端与所述运算放大器IC1的输出端相连接，其中，所述运算放大器IC1的第二输入端接地；

电容C1，与所述电阻R4并联；

电阻R3，第一端与所述运算放大器IC1的输出端相连接，第二端作为所述有源滤波电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电容C1的值与所述电容C2的值不同，并且所述电容C1的值大于所述电容C2的值。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电容C1的值大于所述电容C2的值的20倍。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述比较器电路包括：

比较器IC2；

电阻R5，第一端与所述有源滤波电路的输出端相连接，第二端与所述比较器IC2的第一输入端相连接；

电容C3，一端与所述比较器IC2的第一输入端相连接，另外一端接地；

电阻R6，第一端与参考电压相连接，第二端与所述比较器IC2的第二输入端相连接；

电容C4，一端与所述比较器IC2的第二输入端相连接，另外一端接地；

电阻R7，一端与所述比较器IC2的输出端相连接，另外一端连接高电平，其中，所述比较器IC2的输出端作为所述比较器电路的输出端。

8.一种电网频率检测方法，其特征在于，包括：

采集电网的电压信号；

利用有源滤波器对所述电压信号进行滤波，得到滤波后的电压信号；

利用比较器电路对所述滤波后的电压信号与参考电压信号进行比较，输出方波信号；

利用控制器采集所述方波信号，并计算所述电网的频率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，采集电网的电压信号包括：

通过电压传感器或者差分采样电路采集所述电网的所述电压信号。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求8至9中任意一项所述的电网频率检测方法。

11.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求8至9中任意一项所述的电网频率检测方法。