CN111060753B - 一种ups三相输入电压相序在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种UPS三相输入电压相序在线检测方法，包括启动UPS，在对DSP采样通道进行初始化和校准后，通过DSP的CAP捕获单元对旁路信号进行捕捉，获得当前旁路输入的频率信号，调用CAP处理函数,计算得到当前旁路的接入频率；根据旁路频率设定数字锁相程序的基频，调用数字锁相程序，对旁路进行锁相跟踪；若旁路数字锁相失败，将基频取反，继续进行锁相操作，当锁相过程完成时，则可以根据锁相得到旁路频率的正负来判断旁路三相输入相序；本发明三相输入电压在线相序检测方法，直接利用数字锁相程序对相序进行判断，能准确无误的检测出当前系统旁路的接入相序，无需额外编写相序检测程序，减小了DSP运算的开销和内存占用。
Description
技术领域
本发明涉及三相交流电压相序检测领域，尤其涉及一种UPS三相输入电压相序在线检测方法。
背景技术
相序检测仪是供、配电部门必备设备，一切不可逆机电产品本身也应有相序检测电路、相序锁定电路，甚至恒定相序输出电路，以确保相序正确的前提下，设备正常运行。传统的相序测量方法复杂、不易掌握，且相位测量不准确、测量结果不直观。
关于相序检测方法，有直接通过硬件进行检测的，也有通过软件算法来判断的。其中相序检测算法中有复杂的算法，比如对三相输入电压进行正负序的dq变量提取，来进行判断。也有简单的，可以直接在A相输入电压过零处判断另外两相电压正负来判别正序或者负序。而在UPS中，旁路市电锁相是势必需要的一个环节，三相在线UPS(不间断电源)逆变电压跟踪市电进行同步的前提是，旁路三相电压接入的相序需要与机器逆变电压的相序保持一致。一般认为按照A相超前B相120度，B相超前C相120度接入的相序为正序，上述任一两相之间调换均为负序接入。本发明相序检测方法，能在UPS开启时快速的检测出当前接入的市电的相序，当检测到接入相序为负序时，机器封锁输出，并及时发出警告。
发明内容
本发明的目的是提供一种UPS三相输入电压相序在线检测方法，能在UPS开启时快速的检测出当前接入的市电的相序,当检测到接入相序为负序时，机器封锁输出，并及时发出警告,解决了上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种UPS三相输入电压相序在线检测方法，包括如下步骤：
启动UPS，在采样通道进行初始化和校准后，通过捕获单元对旁路信号进行捕捉，获得当前旁路输入的频率信号，从而得知当前电网的接入频率；
根据所述旁路频率设定数字锁相程序的基频，调用数字锁相程序，对旁路进行锁相跟踪；当在锁相算法规定时间内，锁相的状态变量未置位，即表明旁路数字锁相失败，此时机器封锁输出，并及时发出警告。
优选地，锁相成功的条件为：实际的基频与当前要跟踪的旁路市电频率有基频差，锁相算法则无法短时的收敛，或不能收敛，即规定时间内，锁相标志不会置位。
优选地，启动UPS，在采样通道进行初始化和校准后，通过DSP的CAP捕获单元对旁路信号进行捕捉，并通过调用对应的CAP处理程序获得当前旁路输入的频率信号。
优选地，对旁路信号的捕捉过程为：通过DSP的捕获电路将旁路输入信号转换为对应频率的方波信号，再通过调用对应CAP捕获程序，获得当前旁路的频率信号。
优选地，若锁相成功，且锁相出来的频率为负频率值，则判定当前接入相序为负序；若锁相成功，且锁相频率为正值的情况，则判定当前接入相序为正序。
优选地，当旁路数字锁相失败时，将基频取反给定，将锁相程序变量进行初始化，重新启动算法，如果锁相成功，且锁相出来的频率为负频率值，则判定当前接入相序为负序。
本发明公开了以下技术效果：提供一种UPS三相输入电压相序在线检测方法，直接利用锁相程序，并能识别三相接入的相序，能在UPS开启时快速的检测出当前接入的市电的相序，旁路锁相程序得到的高效利用，减小系统运算开销同时，也减小UPS软件系统的复杂度；当检测到接入相序为负序时，机器封锁输出，并及时发出警告。本发明旁路锁相程序直接对相序进行判断，无需再额外的编写独立的相序检测程序，能大大减小系统运算的开销和内存占用，同时又能准确无误的检测出当前系统相序。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的Cap捕获简化电路；
图3为本发明的旁路锁相程序框图；
图4为本发明的正序接入正基频给定锁相成功后输出的旁路频率；
图5为本发明的负序接入正基频给定锁相失败后输出的旁路频率；
图6为本发明的负序接入负基频给定锁相成功后输出的旁路频率。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1-6所示，本发明公开了一种UPS三相输入电压相序在线检测方法，包括如下步骤：启动UPS，在采样通道进行初始化和校准后，通过捕获单元对旁路信号进行捕捉，获得当前旁路输入的频率信号，从而得知当前电网的接入频率；
根据所述旁路频率设定数字锁相程序的基频，调用数字锁相程序，对旁路进行锁相跟踪；当在规定时间内，对应锁相标志位未置位，即旁路数字锁相失败。
若旁路数字锁相失败，如果旁路市电正常，则是由于旁路接入相序错误导致锁相失败，锁相算法中有个基频设定，一般设置为当前市电的频率，这是为了加快算法收敛，能快速的跟踪旁路市电，最终锁相跟踪出来的频率一般都在设定基频的附近波动。如果相序接入错误，则实际的基频与当前要跟踪的旁路市电频率有两倍的基频差，锁相算法则无法短时的收敛，或不能收敛，表现出来的现象就是，规定时间内，锁相成功的条件无法满足，则锁相标志也不会置位，则会报锁相失败。若锁相成功，且锁相频率为正值的情况，我们就可以判定当前接入相序为正序。若锁相失败，我们将基频取反，将锁相程序变量进行初始化，重新启动算法，如果锁相成功，且锁相出来的频率为负频率值，则可以判定当前接入相序为负序。例如正序基频给定50Hz，但实际旁路为负序接入时，锁相程序将无法对旁路进行跟踪，只有将基频给定为-50Hz，此时旁路锁相程序将能正常跟踪旁路电压，若锁相成功,且锁相后得到的旁路频率为负值，则可知当前为负序接入，这样就能完成对于旁路三相输入相序的判断。
进一步优化方案，启动UPS，在采样通道进行初始化和校准后，通过DSP的CAP捕获单元对旁路信号进行捕捉，并通过调用对应的CAP处理程序获得当前旁路输入的频率信号，从而得知当前接入为50Hz电网或60Hz电网。
进一步优化方案，采样通道初始化和校准过程为：UPS控制时需要采集电压电流信息，采样通道是否正确初始化，采集信号量化的量是否正常，是机器是否正常运行的前提，包括旁路锁相就需要通过采样这部分程序获得三相输入电压的信息，锁相是否准确电压采样的准确性时至关重要的。
进一步优化方案，对旁路信号的捕捉过程为：取其中一路旁路信号送入该电路，将会获得一个和市电频率一样的方波信号，配置DSP的CAP单元捕捉该方波信号的上升沿，就可以得知每两个上升沿之间的时间Ts，通过计算其时间的倒数就可以获得当前电网的频率fs＝1/Ts，也就是三相输入的频率，锁相程序的基频将会设置为该频率fs。
进一步优化方案，Cap捕获电路包括第一运算放大器，所述运算放大器的反向输入端与第一电阻R1连接，所述运算放大器的反向输入端与第二电阻R2连接，所述运算放大器的反向输入端与第三电阻R3连接后接地，所述第二电阻R2与第三电阻R3并联，所述运算放大器的反向输入端与第四电阻R4连接后与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端通过第五电阻R5与第二运算放大器的同向输入端连接，所述第二运算放大器的反向输入端与第八电阻R8连接后接地，所述第二运算放大器的同向输入端通过第七电阻R7与第二运算放大器的输出端连接。
进一步优化方案，根据CAP程序获得旁路电网的频率设定数字锁相程序的基频，之后将获得的频率值，设定为数字锁相程序的基频。若CAP程序捕获到的旁路频率为50Hz则设定为50Hz的基频；若为60Hz则设定为60Hz基频。基频给定若为+50Hz，则默认输入相序为正序，-50Hz则为负序。
进一步优化方案，判断旁路输入相序为正序或者负序的方法：旁路输入电压的相序正序或负序反应为，锁相基频为正或者为负。若锁相程序基频为正，则表明接入旁路相序为正，若为负则表明接入旁路相序为负序。因此可以通过旁路锁相成功后去判断当前设定数字锁相的基频的正负，来判断旁路输入相序为正序或者负序。
进一步优化方案，当检测到接入相序为负序时，对应故障标志位会置位，通讯会将该状态位发送至用户操作面板，面板程序检测到该标志位被置位则会控制面板内部蜂鸣器发出一定频率的报警信息。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种UPS三相输入电压相序在线检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
启动UPS，在采样通道进行初始化和校准后，通过CAP捕获单元对旁路输入信号进行捕捉，获得当前旁路输入的频率信号，从而得知当前电网的接入频率；
根据所述旁路输入的频率信号设定锁相算法的基频，调用锁相算法，对旁路进行锁相跟踪；当在锁相算法规定时间内，锁相标志位未置位，即表明旁路数字锁相失败，此时UPS封锁输出，并及时发出警告；
当旁路数字锁相失败时，将基频取反，将锁相算法变量进行初始化，重新启动锁相算法；
若锁相成功，且锁相出来的频率为负频率值，则判定当前接入相序为负序；若锁相成功，且锁相频率为正值的情况，则判定当前接入相序为正序。
2.根据权利要求1所述的UPS三相输入电压相序在线检测方法，其特征在于：锁相成功的条件为：实际的基频与当前要跟踪的旁路市电频率有基频差，锁相算法则无法短时的收敛，或不能收敛，即规定时间内，锁相标志位不会置位。
3.根据权利要求1所述的UPS三相输入电压相序在线检测方法，其特征在于：启动UPS，在采样通道进行初始化和校准后，通过DSP的CAP捕获单元对旁路输入信号进行捕捉，并通过调用对应的CAP处理程序获得当前旁路输入的频率信号。
4.根据权利要求1所述的UPS三相输入电压相序在线检测方法，其特征在于：对旁路输入信号的捕捉过程为：通过DSP的CAP捕获单元将旁路输入信号转换为对应频率的方波信号，再通过调用对应CAP处理程序，获得当前旁路输入的频率信号。
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Denomination of invention: A method for online detection of phase sequence of UPS three-phase input voltage Granted publication date: 20220527 Pledgee: Xiamen Haicang Sub branch of Agricultural Bank of China Co.,Ltd. Pledgor: XIAMEN EVADA ELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: Y2024980031730 |