CN110690753A - 电压补偿系统、方法、计算机可读存储介质、及终端 - Google Patents

电压补偿系统、方法、计算机可读存储介质、及终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电压补偿系统，其包括电源装置，为PLC装置提供电源；电压补偿装置，并联于所述电源装置的输出端；所述电压补偿装置用于实时检测所述电源装置的输出电压波形，并在检测到所述输出电压波形发生异常时进行电压补偿。本发明提供一种电压补偿系统，本系统中电压补偿装置并联于电源装置的输出端，实现在电压源处的统一补偿，从而大幅降低了安装和维护的费用。此外，本发明提供的电压补偿装置只在电源装置的输出电压产生异常，例如周波缺失时才工作，能耗极低，故利于环保节能。再者，所述电压补偿装置相较于UPS电源，具有体积小、能耗低、热量低、安装方便、维护成本低等优势。

Description

电压补偿系统、方法、计算机可读存储介质、及终端
技术领域
本发明涉及电力领域，特别是涉及电压补偿系统、方法、计算机可读存储介质、及终端。
背景技术
在计算机供电系统中为了防止突然停电或电压闪变引起程序中断和数据丢失的问题，往往采用配置UPS电源来解决上述问题。
但在通常情况下，工业生产设备使用的工控机PLC没有条件加装UPS电源，其安装费用昂贵且安装困难。因此，当工控机PLC的电源电压跌落时就会造成PLC程序中断和设备停机，由此造成较大程度的生产停顿和原材料损耗，使企业和社会经济效率受损。
所以，用户亟需一种能够用于工控机PLC的电源补偿方案。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供电压补偿系统、方法、计算机可读存储介质、及终端，用于解决现有技术中PLC电压补偿困难等技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种电压补偿系统，其包括电源装置，为PLC装置提供电源；电压补偿装置，并联于所述电源装置的输出端；所述电压补偿装置用于实时检测所述电源装置的输出电压波形，并在检测到所述输出电压波形发生异常时进行电压补偿。
于本发明的一实施例中，所述电压补偿装置包括微型电压补偿电路。
于本发明的一实施例中，所述电压补偿装置提供1～5个周期的补偿电压。
于本发明的一实施例中，所述电压补偿装置包括：电压采样模块，电性连接所述电源装置的输出线路，以采集所述电源装置的输出电压波形；控制模块，电性连接所述电压采样模块，以接收并判断所述输出电压波形是否发生异常；电压补偿模块，并联于所述电源装置的输出端；所述电压补偿模块还电性连接并受控于所述控制模块，以在所述输出电压波形发生异常时为所述电源装置提供补偿电压。
于本发明的一实施例中，所述电压补偿模块包括：充电模块，其第一输入端接通所述电源装置的输出线路以将外部交流电源转换为直流电源，其第二输入端电性连接并受控于所述控制模块；直流储能模块，其输入端电性连接所述充电模块的输出端以储存所述直流电源；逆变模块，其第一输入端电性连接所述直流储能模块的输出端，以将所述直流电源转换至交流电源；脉宽调制模块，其输入端电性连接并受控于所述控制模块，其输出端电性连接所述逆变模块的第二输入端；滤波模块，其输入端电性连接所述逆变模块的输出端。
于本发明的一实施例中，所述控制模块包括MCU处理器、Soc处理器、FPGA处理器、及DSP处理器中的任意一种。
于本发明的一实施例中，所述输出电压波形发生异常包括：电压跌落、电压闪变、电压短时断开、以及欠电压中的任意一种或多种组合。
为实现上述目的，本发明提供一种电压补偿方法，应用于电压补偿装置，所述方法包括：检测电源装置的输出电压波形；判断所述输出电压波形是否发生异常；若判断所述输出电压波形发生异常，则为所述电源装置提供补偿电压。
于本发明的一实施例中，所述输出电压波形发生异常包括：电压跌落、电压闪变、电压短时断开、以及欠电压中的任意一种或多种组合。
为实现上述目的，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述电压补偿方法。
为实现上述目的，本发明提供一种电压补偿终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述电压补偿方法。
如上所述，本发明涉及的电压补偿系统、方法、计算机可读存储介质、及终端，具有以下有益效果：本发明提供一种电压补偿系统，本系统中电压补偿装置并联于电源装置的输出端，实现在电压源处的统一补偿，从而大幅降低了安装和维护的费用。此外，本发明提供的电压补偿装置只在电源装置的输出电压产生异常，例如周波缺失时才工作，能耗极低，故利于环保节能。最后，所述电压补偿装置相较于UPS电源，具有体积小、能耗低、热量低、安装方便、维护成本低等优势，故本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
附图说明
图1展示本发明一实施例中电压补偿系统的示意图。
图2展示本发明一实施例中电压补偿装置的示意图。
图3展示本发明一实施例中电压补偿方法的示意图。
元件标号说明
11 电源装置
12 电压补偿装置
21 电压采样模块
22 控制模块
23 电压补偿模块
24 充电模块
25 直流储能模块
26 逆变模块
27 脉宽调制模块
28 滤波模块
29 主晶闸管电路
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，展示本发明一实施例中电压补偿系统的示意图。所述电压补偿系统包括电源装置11和电压补偿装置12。所述电源装置11用于为未图示的可编程逻辑控制PLC装置提供电源，所述电压补偿装置12并联于所述电源装置11的输出端，用于实时检测所述电源装置11的输出电压波形，以在检测到所述输出电压波形发生异常时进行电压补偿。图中，所述电压补偿装置12与电源装置11之间相连的实线表示所述电压补偿装置12并联于所述电源装置11的输出端，为所述电源装置11提供补偿电压；所述电压补偿装置12与电源装置11之间相连的虚线表示示所述电压补偿装置12电性连接所述电源装置11的输出线路，用于采集所述电源装置11的输出电压波形。
所述电压波形发生异常主要包括所述电源装置11的输出电压发生例如电压跌落、电压闪变、电压短时断开、或者欠电压等电能质量发生异常的情况。所述电压跌落主要是指供电电压有效值快速下降到额定值的90％-10％，持续时间为0.5个周波～1分钟；所述电压闪变是指电压波形快速的上升或下降，具有瞬时态、超高压、及高频次等特点；所述电压短时断开主要是指电压周波丢失；所述欠电压是指电压的均方根值偏低且持续时间较长的电压变动现象。
所述电源装置11的输出电压发生上述异常情况时会导致PLC程序中断，在工业控制上导致工艺流程中断工厂无法继续正常运作等棘手的问题。通常情况下，用户选择UPS电源解决电压波形发生异常的问题。但是，由于现场安装环境非常复杂，设备分布位置非常零散，这就导致了UPS供电位置非常分散，不仅安装困难安装费用不菲并且维护成本和困难程度都非常高。此外，UPS使用大量的蓄电池，当蓄电池使用一段时间后必然产生电池质量问题容易导致爆炸事故，且其交流-直流-交流的工作过程导致电能的损耗，不利于环保节能。最后，UPS电源体型大，占用空间大，安装使用必需占用一定的空间且工作时产生较大的热量，不利于周围设备的运行。
基于上述考虑，本发明提供一种电压补偿系统，与UPS电源分散于设备端所不同的是，本系统中电压补偿装置并联于电源装置的输出端，实现在电压源处的统一补偿，从而大幅降低了安装和维护的费用。此外，本发明提供的电压补偿装置只在电源装置的输出电压产生异常，例如周波缺失时才工作，能耗极低，故利于环保节能。最后，所述电压补偿装置相较于UPS电源，具有体积小、能耗低、热量低、安装方便、维护成本低等优势。
优选的，所述电压补偿装置12包括微型电压补偿电路。所谓微型电压补偿电路是一种具有高密度等效电路元件和部件并可作为独立部件的微电子器件，也即将电压补偿电路集成于一微型电路上，从而减少电压补偿装置的安装占用空间，减少安装及维护的费用。
优选的，所述电压补偿装置12产生1-5个周期的电压波形，来解决PLC装置因电压闪变或者电压跌落等原因造成正在运行的程序中断等技术问题。通常来说，PLC装置的供电电源发生电压瞬间波动的持续时间为20-100ms，而交流电的频率一般为50Hz，周期为20ms，也即供电电源发生瞬间波动的持续时间通常为1-5个周期。因此，所述电压补偿装置产生补偿电压的时间根据供电电源发生瞬间波动的持续时间来定，不仅能够保证足够时间的电压补偿，还最大程度地降低了电能损耗。
如图2所示，展示本发明一实施例中所述电压补偿装置的示意图。所述电压补偿装置包括：电压采样模块21、控制模块22、以及电压补偿模块23。所述电压采样模块21并联于所述电源装置的输出端，从而实现采集所述电源装置的输出电压波形；所述控制模块22电性连接所述电压采样模块21，接收并判断所述输出电压波形是否发生异常；其中，所述控制模块22例如可以是MCU处理器、Soc处理器、FPGA处理器、或者DSP处理器等等。所述电压补偿模块并联于所述电源装置的输出端，且所述电压补偿模块电性连接并受控于所述控制模块22，以在所述输出电压波形发生异常时为所述电源装置提供补偿电压，下面将以具体的实施例说明所述电压补偿模块的实施原理。
所述电压补偿模块23包括充电模块24、直流储能模块25、逆变模块26、脉宽调制模块27、以及滤波模块28。所述充电模块24的第一输入端接通所述电源装置的输出线路以将外部交流电源转换为直流电源，其第二输入端电性连接并受控于所述控制模块22；所述直流储能模块25的输入端电性连接所述充电模块24的输出端以储存所述直流电源；所述逆变模块26的第一输入端电性连接所述直流储能模块25的输出端，以将所述直流电源转换至交流电源；所述脉宽调制模块27的输入端电性连接并受控于所述控制模块22，其输出端电性连接所述逆变模块26的第二输入端；所述滤波模块28的输入端电性连接所述逆变模块26的输出端。
其中，所述电源装置还通过主晶闸管电路29提供电源给PLC装置。在正常工作时，也即当所述采样电路采集到所述电源装置的输出电压波形不存在异常时，所述电源装置通过主晶闸管电路29为PLC装置提供电源。此时，所述充电模块24将外部交流电源转换为直流电源，并传输至所述直流储能模块25进行存储。当所述采样电路采集到所述电源装置的输出电压波形存在异常时，则关断主晶闸管电路29，所述控制模块22发出控制信号以通过所述脉宽调制电路使得所述逆变模块26输出相应的PWM信号，再经所述滤波模块28滤波后输出至PLC装置，从而弥补所述电源装置发生异常的电压波形，使得PLC装置最终得到所需的正常的正弦电压。
本发明还提供一种电压补偿方法，应用于电压补偿装置，所述方法包括：
S301：检测电源装置的输出电压波形；
S302：判断所述输出电压波形是否发生异常；
S303：若判断所述输出电压波形发生异常，则为所述电源装置提供补偿电压。其中，所述输出电压波形发生异常主要是指输出电压发生电压跌落、电压闪变、电压短时断开、或者欠电压等异常情况。因电压补偿方法的具体实施方式与电压补偿系统的实施方式雷同，故不再赘述。
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计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。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。
本发明还提供一种电压补偿终端，其包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述电压补偿方法。需要说明的是，上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。上述的存储器可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
综上所述，本发明提供一种电压补偿系统，与UPS电源分散于设备端所不同的是，本系统中电压补偿装置并联于电源装置的输出端，实现在电压源处的统一补偿，从而大幅降低了安装和维护的费用。此外，本发明提供的电压补偿装置只在电源装置的输出电压产生异常，例如周波缺失时才工作，能耗极低，故利于环保节能。最后，所述电压补偿装置相较于UPS电源，具有体积小、能耗低、热量低、安装方便、维护成本低等优势，故本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种电压补偿系统，其特征在于，包括：
电源装置，为PLC装置提供电源；
电压补偿装置，并联于所述电源装置的输出端；所述电压补偿装置用于实时检测所述电源装置的输出电压波形，以在检测到所述输出电压波形发生异常时进行电压补偿。
2.根据权利要求1所述的电压补偿系统，其特征在于，所述电压补偿装置包括微型电压补偿电路。
3.根据权利要求1或2所述的电压补偿系统，其特征在于，所述电压补偿装置提供1～5个周期的补偿电压。
4.根据权利要求1或2所述的电压补偿系统，其特征在于，所述电压补偿装置包括：
电压采样模块，并联于所述电源装置的输出端，以采集所述电源装置的输出电压波形；
控制模块，电性连接所述电压采样模块，以接收并判断所述输出电压波形是否发生异常；
电压补偿模块，并联于所述电源装置的输出端；所述电压补偿模块还电性连接并受控于所述控制模块，以在所述输出电压波形发生异常时为所述电源装置提供补偿电压。
5.根据权利要求4所述的电压补偿系统，其特征在于，所述电压补偿模块包括：
充电模块，其第一输入端接通外部交流电源以将所述外部交流电源转换为直流电源，其第二输入端电性连接并受控于所述控制模块；
直流储能模块，其输入端电性连接所述充电模块的输出端以储存所述直流电源；
逆变模块，其第一输入端电性连接所述直流储能模块的输出端，以将所述直流电源转换至交流电源；
脉宽调制模块，其输入端电性连接并受控于所述控制模块，其输出端电性连接所述逆变模块的第二输入端；
滤波模块，其输入端电性连接所述逆变模块的输出端。
6.根据权利要求4所述的电压补偿系统，其特征在于，所述控制模块包括MCU处理器、Soc处理器、FPGA处理器、及DSP处理器中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的电压补偿系统，其特征在于，所述输出电压波形发生异常包括：电压跌落、电压闪变、电压短时断开、以及欠电压中的任意一种或多种组合。
8.一种电压补偿方法，其特征在于，应用于电压补偿装置，所述方法包括：
检测电源装置的输出电压波形；
判断所述输出电压波形是否发生异常；
若判断所述输出电压波形发生异常，则为所述电源装置提供补偿电压。
9.根据权利要求8所述的电压补偿方法，其特征在于，所述输出电压波形发生异常包括：电压跌落、电压闪变、电压短时断开、以及欠电压中的任意一种或多种组合。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求8至9中任一项所述的电压补偿方法。
11.一种电压补偿终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求8至9中任一项所述的电压补偿方法。
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