CN110850151B - 过零判断方法和过零判断装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网检测技术领域，公开了一种过零判断方法和过零判断装置，包括采集电网的电压信息，根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值；根据所述电压信息检测到电网过零时，触发过零捕获中断；获取中断时的所述描点计数值，并与预设数值进行对比，得到过零判断结果，所述过零判断结果包括有效过零和无效过零。通过根据不同的电压信息情况进行描点计数从而保证获得的描点计数值为从负半周过零的电网周期的采样点数，根据电压信息与预设数值的对比情况，作出该次过零是否有效的过零判断。通过本发明提供的过零判断方法和过零判断装置可以准确判断电网从负半周有效过零的情况，提高锁相稳定性。

Description

过零判断方法和过零判断装置

技术领域

本发明涉及电网检测技术领域，特别是涉及一种过零判断方法和过零判断装置。

背景技术

过零锁相环在电网电压谐波较大或畸变的情况下，不能准确地判断电网的过零点。传统采用软件来进行过零判断的方法，采取滤波的措施会把高频部分滤掉，从而无法确保判断电网是否从负半周过零。在电网谐波电压较大或畸变的情况下，会出现锁相锁反的情况。

发明内容

基于此，有必要针对在电网电压谐波较大或畸变的情况下，不能准确地判断电网电压是否从负半周过零的问题，提供一种过零判断方法和过零判断装置。

一种过零判断方法，所述方法包括采集电网的电压信息，根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值；根据所述电压信息检测到电网过零时，触发过零捕获中断；获取中断时的所述描点计数值，并与预设数值进行对比，得到过零判断结果，所述过零判断结果包括有效过零和无效过零。

在其中一个实施例中，所述电压信息包括瞬时电压，所述根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值，包括采集所述电网的瞬时电压V_a，对所述瞬时电压V_a是否大于零进行判断；当所述瞬时电压V_a<0时，则对所述描点计数值进行加一处理；当所述瞬时电压V_a≥0时，则对所述描点计数值进行减一处理。

在其中一个实施例中，所述方法还包括当所述描点计数值小于等于零时，则对描点计数值清零。

在其中一个实施例中，所述预设数值为所述电网的半个电压周期的采样点数。

在其中一个实施例中，所述获取中断时的所述描点计数值，并与预设数值进行对比，得到过零判断结果，包括当所述描点计数值大于等于预设数值时，则判定所述过零判断结果为有效过零；当所述描点计数值小于预设数值时，则判定所述过零判断结果为无效过零。

在其中一个实施例中，所述方法还包括当所述过零判断结果为有效过零时，对所述电压信息的周期和频率进行计算，根据计算所得的周期和频率对电网进行锁相，并将所述描点计数值清零。

在其中一个实施例中，所述方法还包括当所述过零判断结果为无效过零时，则恢复所述过零捕获中断，并继续执行所述采集电网的电压信息，并根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值，直到获取有效过零的判断结果。

一种过零判断装置，所述装置包括检测模块，用于对电网的电压信息进行检测与采样；处理模块，与所述检测模块连接，用于根据所述电压信息获取描点计数值，并在根据所述电压信息检测到电网过零时，将所述描点计数值与预设数值进行对比，获取过零判断结果；所述过零判断结果包括有效过零和无效过零。

在其中一个实施例中，所述处理模块包括数字信号处理器，与所述检测模块连接，用于根据所述电压信息获取描点计数值，并在根据所述电压信息检测到电网过零时，将所述描点计数值与预设数值进行对比，获取过零判断结果；所述过零判断结果包括有效过零和无效过零。

在其中一个实施例中，所述装置还包括锁相模块，与所述处理模块连接，用于在所述过零判断结果为有效过零时，对电网进行锁相。

本发明提供的过零判断方法和过零判断装置，采集电网的电压信息，根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值；根据所述电压信息检测到电网过零时，触发过零捕获中断；获取中断时的所述描点计数值，并与预设数值进行对比，得到过零判断结果，所述过零判断结果包括有效过零和无效过零。通过根据不同的电压信息情况进行描点计数从而保证获得的描点计数值为从负半周过零的电网周期的采样点数，根据描点计数值与预设数值的对比情况，作出该次过零是否有效的过零判断。通过本发明提供的过零判断方法和过零判断装置可以准确判断电网从负半周有效过零的情况，提高锁相稳定性。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的过零判断方法流程图；

图2为本发明其中一实施例的根据电压信息进行描点计数的方法流程图；

图3为本发明其中一实施例的获取过零判断结果的方法流程图；

图4为本发明其中一实施例的过零判断装置结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

过零检测是指在交流系统中，当波形从正半周向负半周或从负半周向正半周转换时，经过零点时，系统对这个过零过程的检测。过零检测可以用作开关电路、频率检测或同步功能。交流系统中的电压大小是随着时间的变化而不断地变化的，在各种控制电路中为了实现调压、调光、调温或调速等目的，需要一个基准点作为起点，该起点即为交流电源电压为零时的瞬间。在本发明实施例中，对电网进行过零检测，对检测到的过零状态进行判断，判断出有效过零状态，该过零点作为对所述电网锁相的基准点。

图1为本发明其中一实施例的过零判断方法流程图，在其中一实施例中，所述方法包括步骤S100至S300。

S100：采集电网的电压信息，根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值。

S200：根据所述电压信息检测到电网过零时，触发过零捕获中断。

S300：获取中断时的所述描点计数值，并与预设数值进行对比，得到过零判断结果，所述过零判断结果包括有效过零和无效过零。

本发明实施例通过检测模块对电网的电压信息进行实时采集，对电压信息利用处理模块进行计数，从而获取对电网电压信息的采样点的描点计数值。当检测到所述电网的电压过零时，触发过零捕获中断。其中，所述电网的电压过零即所述电网的波形从正半周向负半周或从负半周向正半周转换时，经过零点这一过程。当检测到所述电网的电压过零时，输出过零信号至处理模块。在实际应用时，该过零信号常为脉冲信号。所述处理模块接收到所述过零信号，作为所述过零捕获中断的触发信号。所述过零捕获中断为针对过零信号的中断指令，在接收到外部输入的过零信号时，所述处理模块触发过零捕获中断。暂停所述处理模块目前的动作，执行获取中断发生时的所述描点计数值，并将当前的描点计数值与预设数值进行对比的动作。根据对比情况得出该次过零是否有效的判断结果。通过根据不同的电压信息情况进行描点计数从而保证获得的描点计数值为从负半周过零的电网周期的采样点数。根据所述描点计数值与预设数值的对比情况，作出该次过零是否有效的过零判断。可以准确判断电网从负半周有效过零的情况，提高锁相稳定性。

图2为本发明其中一实施例的根据电压信息进行描点计数的方法流程图，在其中一实施例中，所述电压信息包括瞬时电压。所述根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值的步骤包括S102至S106。

S102：采集所述电网的瞬时电压V_a，对所述瞬时电压V_a是否大于零进行判断。

S104：当所述瞬时电压V_a<0时，则对所述描点计数值进行加一处理。

S106：当所述瞬时电压V_a≥0时，则对所述描点计数值进行加一处理。

具体地，通过数字信号处理器的模数转换模块将所述电压信号中的瞬时电压V_a转换为数字信号。所述数字信号处理器对所述瞬时电压V_a进行描点计数，获取描点计数值cnt，并对所述瞬时电压V_a的数值是否大于零进行判断。当所述瞬时电压V_a<0时，所述数字信号处理器对描点计数值cnt作加一；当所述瞬时电压V_a≥0时，所述数字信号处理器对描点计数值cnt作减一。

在其中一个实施例中，所述过零判断方法还包括对所述描点计数值cnt是否大于零作判断。当描点计数值cnt≤0时，则对描点计数值cnt作清零处理。

例如，假设所述描点计数值cnt的初始值为0，当所述瞬时电压V_a<0时，则对所述描点计数值cnt加一，此时所述描点计数值cnt的值为1。若下一次对所述瞬时电压V_a进行判断，所述瞬时电压V_a≥0时，则对所述描点计数值cnt减一，此时所述描点计数值cnt的值为0。再下一次对所述瞬时电压V_a进行判断，仍为所述瞬时电压V_a≥0时，则对所述描点计数值cnt减一，此时所述描点计数值cnt的值为-1。此时所述描点计数值cnt≤0，则对所述描点计数值cnt作清零处理，此时所述描点计数值cnt的值为0。若所述电网的电压波形是位于正半周的则所述描点计数值cnt不断减一并清零，可以避免对从正半周过零的半个电压周期进行计数；若所述电网的电压波形是位于负半周的则所述描点计数值cnt不断加一，从而实现对从负半周过零的半个所述电网的电压周期作描点计数。

图3为本发明其中一实施例的获取过零判断结果的方法流程图，在其中一个实施例中，所述获取中断时的所述描点计数值，并与预设数值进行对比，得到过零判断结果的步骤包括S302至S304。

S302：当所述描点计数值大于等于预设数值时，则判定所述过零判断结果为有效过零。

S304：当所述描点计数值小于预设数值时，则判定所述过零判断结果为无效过零。

具体地，当过零检测电路检测到所述电网过零时，所述数字信号处理器触发过零捕获中断。所述数字信号处理器读取中断发生时的所述描点计数值cnt，并将所述描点计数值cnt与预设数值进行对比。当所述描点计数值大于等于预设数值时，则该次过零被认定为有效的，所述过零判断结果为有效过零；当所述描点计数值小于预设数值时，则该次过零被认定为无效的，所述过零判断结果为无效过零。

在其中一个实施例中，所述预设数值为所述电网的半个电压周期的采样点数。例如，当电网电压的工作频率范围为40～70Hz，则假定电网电压的工作频率为85Hz，选取的数值比电网电压的功率范围稍大一些，以留有一定的变化范围。当电网电压的工作频率为85Hz时，所述预设数值为数字信号处理器对瞬时电压的采样频率除以85Hz再除以2，即所述预设数值为电网的半个电压周期的采样点数。

在其中一个实施例中，当所述过零判断结果为有效过零时，则根据采集到的所述电压信息来计算电网的周期和频率，在所述周期和频率计算得出后，锁相模块根据所述周期和频率对电网进行锁相处理。同时，对描点计数值cnt作清零处理。当所述过零判断结果为有效过零时，则表明此时电网的过零情况为从负半周过零，且排除该从负半周过零的情况是由电压有谐波或电压畸变造成的。根据此时所述电网的周期和频率来对所述电网进行锁相，可以保证在电网电压谐波大或电压畸变的情况下，依然有良好的锁相效果，提高锁相稳定性。

在其中一个实施例中，当所述过零判断结果为无效过零时，则恢复中断，重新继续中断时的动作。重复采集电网的电压信息，根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值cnt，根据所述电压信息检测到电网过零时，触发过零捕获中断，获取中断时的所述描点计数值cnt，并与预设数值进行对比，得到过零判断结果的这一采集判断过程。

图4为本发明其中一实施例的过零判断装置结构框图，在其中一个实施例中，所述装置包括检测模块10、处理模块20。所述检测模块，用以对电网的电压信息进行检查与采样；所述处理模块，与所述检测模块连接，用于根据所述电压信息获取描点计数值，并在根据所述电压信息检测到电网过零时，将所述描点计数值与预设数值进行对比，获取过零判断结果；所述过零判断结果包括有效过零和无效过零。

本发明实施例通过检测模块10对电网进行检测，并对检测到的电压信息进行采样，将所述电压信息传输至处理模块20。所述处理模块20根据电压信息进行描点计数，得到描点计数值。当检测到过零时，所述处理模块20触发过零捕获中断，读取中断发生时的描点计数值cnt。所述处理模块20将所述描点计数值cnt与预设数值进行对比，从而获取过零判断结果。

在其中一个实施例中，所述检测模块10包括过零检测电路。所述过零检测电路通过对电网进行检测，当所述电网的电压过零时，所述过零检测电路给出过零信号，所述过零信号传输至处理模块20。

在其中一个实施例中，所述处理模块20包括数字信号处理器。所述数字信号处理器中的模数转换模块将所述电网的瞬时电压V_a转换为数字信号进行处理，并判断所述瞬时电压V_a是否大于零从而进行描点计数。所述瞬时电压V_a大于零，对所述描点计数值cnt进行减一；所述瞬时电压V_a小于零时，对所述描点计数值cnt进行加一。对所述描点计数值cnt是否大于零进行判断，当所述描点计数值cnt小于等于零时，对所述描点计数值cnt进行清零。当所述数字信号处理器接收到所述过零信号时，则触发过零捕获中断。所述数字信号处理器读取中断发生时的所述描点计数值cnt，并将所述描点计数值cnt与预设数值进行对比。所述描点计数值cnt大于预设数值时，则该次过零判断为有效，所述过零判断结果为有效过零；所述描点计数值cnt小于预设数值时，则该次过零判断为无效，所述过零判断结果为无效过零。

在其中一个实施例中，所述过零判断模块还包括锁相模块30。所述锁相模块30与所述数字信号处理器连接，用于在所述过零判断结果为有效过零时，对所述电网进行锁相。当所述过零判断结果为有效过零时，所述数字信号处理器根据所述电压信息计算所述电网的频率和周期，并将所述频率和周期传输至所述锁相模块30。所述锁相模块30根据所述频率和周期对所述电网进行锁相。

本发明实施例提供的过零判断方法和过零判断装置，采集电网的电压信息，根据所述电压信息，根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值；根据所述电压信息检测到电网过零时，触发过零捕获中断，获取中断时的所述描点计数值，并与预设数值进行对比，得到过零判断结果，所述过零判断结果包括有效过零和无效过零。通过根据不同的电压信息情况进行描点计数从而保证获得的描点计数值为从负半周过零的电网周期的采样点数，根据电压信息与预设数值的对比情况，作出该次过零是否有效的过零判断。通过对瞬时电压是否大于零作判断，瞬时电压大于零则对描点计数值作减一，当描点计数值小于等于零时作清零处理；瞬时电压小于零时则对描点计数值作加一，从而保证只对负半周的所述电网电压周期的采样点进行计数。根据所述描点计数值与预设数值的对比，当描点计数值大于等于预设数值时，则表示该描点计数值是对从负半周过零的电网电压周期的采样点进行的采样计数，该次过零是有效过零；当描点计数值小于预设数值时，则表示该描点计数值采样计数的电压波动是由谐波或电压畸变造成的，该次过零是无效过零。通过本发明提供的过零判断方法和过零判断装置可以准确判断电网从负半周有效过零的情况，提高锁相稳定性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种过零判断方法，其特征在于，所述方法包括：

采集电网的电压信息，并根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值；

所述电压信息包括瞬时电压，所述根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值，包括：

对所述瞬时电压V_a是否大于零进行判断；

当所述瞬时电压V_a<0时，则对所述描点计数值进行加一处理；

当所述瞬时电压V_a≥0时，则对所述描点计数值进行减一处理；

根据所述电压信息检测到电网过零时，触发过零捕获中断；

获取中断时的所述描点计数值，并与预设数值进行对比，得到过零判断结果，所述过零判断结果包括有效过零和无效过零。

2.根据权利要求1所述的过零判断方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述描点计数值小于等于零时，则对描点计数值清零。

3.根据权利要求1所述的过零判断方法，其特征在于，所述预设数值为所述电网的半个电压周期的采样点数。

4.根据权利要求1所述的过零判断方法，其特征在于，所述获取中断时的所述描点计数值，并与预设数值进行对比，得到过零判断结果，包括：

当所述描点计数值大于等于预设数值时，则判定所述过零判断结果为有效过零；

当所述描点计数值小于预设数值时，则判定所述过零判断结果为无效过零。

5.根据权利要求4所述的过零判断方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述过零判断结果为有效过零时，对所述电压信息的周期和频率进行计算，根据计算所得的周期和频率对电网进行锁相,并将所述描点计数值清零。

6.根据权利要求1所述的过零判断方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述过零判断结果为无效过零时，则恢复所述过零捕获中断，并继续执行所述采集电网的电压信息，并根据所述电压信息进行描点计数，获取描点计数值，直到获取有效过零的判断结果。

7.一种过零判断装置，其特征在于，所述装置包括：

检测模块，用于对电网的电压信息进行检测与采样；

处理模块，与所述检测模块连接，用于根据所述电压信息获取描点计数值，并在根据所述电压信息检测到电网过零时，将所述描点计数值与预设数值进行对比，获取过零判断结果；所述过零判断结果包括有效过零和无效过零；

所述电压信息包括瞬时电压，所述根据所述电压信息获取描点计数值，包括：

对所述瞬时电压V_a是否大于零进行判断；

当所述瞬时电压V_a<0时，则对所述描点计数值进行加一处理；

当所述瞬时电压V_a≥0时，则对所述描点计数值进行减一处理。

8.根据权利要求7所述的过零判断装置，其特征在于，所述处理模块包括：

数字信号处理器，与所述检测模块连接，用于根据所述电压信息获取描点计数值，并在根据所述电压信息检测到电网过零时，将所述描点计数值与预设数值进行对比，获取过零判断结果；所述过零判断结果包括有效过零和无效过零。

9.根据权利要求7所述的过零判断装置，其特征在于，所述装置还包括：

锁相模块，与所述处理模块连接，用于在所述过零判断结果为有效过零时，对所述电网进行锁相。

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