CN111157791A - 一种快速开关的峰谷值检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种快速开关的峰谷值检测方法。快速开关控制模块通过循环检测固定间隔的两个电网相电压幅值，计算得到实时相电压的峰谷值；待接收到闭合指令后，进行电网相电压幅值的循环检测，如果电网电压和实时的峰谷值相当，则快速开关控制模块输出驱动信号驱动快速开关分相闭合，实现快速开关的峰谷值闭合操作本发明无需硬件过零检测电路，且占用单片机系统内存小，不需要进行PI参数调试就能够迅速实现电压峰值时刻的检测，也方便了程序移植。

Description

一种快速开关的峰谷值检测方法
技术领域
本发明涉及一种快速开关的峰谷值的检测方法。
背景技术
典型的微电网系统由储能系统、负荷、分布式电源系统、电网和配电切换设备等组成。联网型微电网系统通过配电切换设备与大电网连接，具有并网和离网两种运行模式，为确保网内重要负荷可靠供电，需要实现快速切换。而切换的核心问题是快速开关设备的相位检测。目前在可控硅控制的快速开关设备的相位检测领域所采用的方法有两种：一种采用硬件过零检测电路，根据已知的电压周期获取电压峰值时刻；另外一种对电网电压进行dq变换，进行角速度的PI控制，获得电压相角信息，从而获取电压峰值时刻。其缺陷是，第一种方法采用硬件过零检测电路实现相位的检测，该方法存在硬件电路设计复杂，可靠性低、易受干扰的问题；另外一种采用对电网电压进行dq变换的方法，该方法可以很好的实现相位跟踪功能，但是存在软件PI参数针对不同硬件平台需要进行PI参数调试的问题，可移植性较差。
发明内容
本发明的目的是根据目前相位检测方法的缺点，提出一种快速开关的峰谷值检测方法。本发明无需硬件过零检测电路，且占用单片机系统内存小，不需要进行PI参数调试就能够迅速实现电压峰值时刻的检测，可移植性好。
本发明通过检测固定间隔的两个电网相电压幅值计算得到相电压的峰谷值，待接收到闭合指令后进行电网相电压幅值的循环检测。如果电网电压和实时的峰谷值相当，则快速开关控制模块输出驱动信号驱动快速开关分相闭合，实现快速开关的峰谷值闭合操作。
本发明实现快速开关的峰谷值的检测方法步骤如下：
本发明通过微电网快速开关设备的控制器实现。其中快速开关控制模块检测本发明快速开关设备的峰值，以及进行脉冲控制。快速开关控制模块检测两个固定间隔的两个电网相电压幅值计算得到相电压的峰谷值，即快速开关设备在控制系统带电运行后即以设定的定时器周期ΔT为间隔，进行电网相电压幅值的循环检测。幅值检测方法如下：
u1＝Umsinωt1 (1)
u2＝Umsin(ωt1+ΔT) (2)
Figure BDA0002354424680000021
Figure BDA0002354424680000022
Figure BDA0002354424680000023
Figure BDA0002354424680000024
其中，u1是第一个采样点获得的电网幅值，ω是电网角频率，Um是待求的相电压峰值，t1是第一个采样点时刻；u2是第二个采样点获得的电网幅值，ω是电网角频率，Um是待求的相电压峰值，ΔT是两次采样点的间隔时间。
式(3)、(4)、(5)是式(1)、(2)的变形。由式(3)、(4)、(5)可得式(6)。由式(6)可知，通过采集采样间隔时间为ΔT的两个相电压幅值，即可得到相电压的峰值。
快速开关模块接收到闭合指令后，首先进行相电压峰值的计算，然后进行电网相电压幅值的循环检测，如果电网电压和实时的峰谷值相当，则快速开关控制模块输出驱动信号驱动快速开关分相闭合，实现快速开关的峰谷值闭合操作。切换方法如下：
当电网A相相电压处于峰谷时，驱动快速开关A相进行开关闭合操作；
当电网B相相电压处于峰谷时，驱动快速开关B相进行开关闭合操作；
当电网C相相电压处于峰谷时，驱动快速开关C相进行开关闭合操作；
所述的快速开关采用可控型电力电子器件，也称为固态开关，如半控型器件晶闸管或全控型器件IGBT等，典型的动作时间为us级可忽略，无需考虑动作延时补偿。
本发明通过快速开关的峰谷值的检测方法，无需硬件过零检测电路，且该方法占用单片机系统内存小，不需要进行PI参数调试就能够迅速实现电压峰值时刻的检测，也方便了程序移植。
附图说明
图1为检测方法实施系统平台拓扑图；
图2为检测方法实现的程序流程简图；
图3为分相固定峰谷值角度的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示，典型的微电网系统由储能系统、负荷、分布式电源系统、电网和配电切换设备等组成。应用本发明的快速切换设备包括：断路器Q1、快速开关QA、断路器Q21、断路器Q22、断路器Q23以及控制模块组成。
所述的快速开关QA的一端经由断路器Q1与电网连接，快速开关QA的另一端与微网母线连接。所述微网母线的另一端分别经由断路器Q21、断路器Q22、断路器Q23分别与储能系统、负荷和分布式电源系统连接。所述的控制模块的输入端为电压电流采样值和闭合指令，控制模块的输出端为快速开关的驱动信号和状态反馈。
本发明实现快速开关的峰谷值的检测方法的流程如图2所示。通过检测两个间隔时间为ΔT的采样点的电网相电压幅值，计算得到相电压的峰谷值，待接收到闭合指令后，进行电网相电压幅值的循环检测，如果电网电压和实时的峰谷值相当，则快速开关控制模块输出驱动信号驱动快速开关分相闭合，实现切换。
所述快速开关控制模块检测两个采样点的电网相电压幅值，计算得到相电压的峰谷值，是指在控制系统带电运行后即以设定的定时器周期ΔT为间隔进行电网相电压幅值的循环检测。幅值检测方法如下：
u1＝Umsinωt1 (1)
u2＝Umsin(ωt1+ΔT) (2)
Figure BDA0002354424680000031
Figure BDA0002354424680000032
Figure BDA0002354424680000033
Figure BDA0002354424680000034
其中，u1是第一个采样点获得的电网幅值，ω是电网角频率，Um是待求的相电压峰值，t1是第一个采样点时刻；u2是第二个采样点获得的电网幅值，ω是电网角频率，Um是待求的相电压峰值，ΔT是两次采样点的间隔时间。
式(3)、(4)、(5)是式(1)、(2)的变形。由式(3)、(4)、(5)可得式(6)。由式(6)可知，通过采集采样间隔时间为ΔT的两个相电压幅值，即可得到相电压的峰值。
所述的相电压的峰谷值由正弦波特性分析可知，三相电压波形在一个周期内存在6个峰谷值点，且为固定值序列，以A相电压定向旋转时数值分别为
Figure BDA0002354424680000041
和
Figure BDA0002354424680000042
如图3所示。
所述的快速开关控制模块输出驱动信号驱动快速开关分相闭合，实现切换，是指快速开关模块待接收到闭合指令后，进行电网相电压幅值的循环检测，如果电网电压和实时的峰谷值相当，则快速开关控制模块输出驱动信号驱动快速开关分相闭合，实现快速开关的峰谷值闭合操作。切换方法如下：
当电网A相相电压处于峰谷时，驱动快速开关A相进行开关闭合操作；
当电网B相相电压处于峰谷时，驱动快速开关B相进行开关闭合操作；
当电网C相相电压处于峰谷时，驱动快速开关C相进行开关闭合操作；
所述的快速开关采用可控型电力电子器件，也称为固态开关，如半控型器件晶闸管或全控型器件IGBT等，典型的动作时间为us级可忽略，无需考虑动作延时补偿。

Claims (4)

1.一种快速开关的峰值检测方法，其特征在于：快速开关控制模块通过循环检测固定间隔的两个电网相电压幅值，计算得到实时相电压的峰谷值；待接收到闭合指令后，进行电网相电压幅值的循环检测，如果电网电压和实时的峰谷值相当，则快速开关控制模块输出驱动信号驱动快速开关分相闭合，实现快速开关的峰谷值闭合操作。
2.按照权利要求1所述的快速开关的峰值检测方法，其特征在于：所述快速开关控制模块进行电网相电压幅值检测方法如下：
u1＝Umsinωt1 (1)
u2＝Umsin(ωt1+ΔT) (2)
Figure FDA0002354424670000011
Figure FDA0002354424670000012
Figure FDA0002354424670000013
Figure FDA0002354424670000014
其中，u1是第一个采样点获得的电网幅值，ω是电网角频率，Um是待求的相电压峰值，t1是第一个采样点时刻；u2是第二个采样点获得的电网幅值，ω是电网角频率，Um是待求的相电压峰值，ΔT是两次采样点的间隔时间。
3.按照权利要求1所述的快速开关的峰值检测方法，其特征在于：所述如果电网电压和实时的峰谷值相当，则快速开关控制模块输出驱动信号驱动快速开关分相闭合，实现快速开关的峰谷值闭合操作；闭合操作的方法如下：
当电网A相相电压处于峰谷时，驱动快速开关A相进行开关闭合操作；
当电网B相相电压处于峰谷时，驱动快速开关B相进行开关闭合操作；
当电网C相相电压处于峰谷时，驱动快速开关C相进行开关闭合操作。
4.按照权利要求1所述的快速开关的峰值检测方法，其特征在于：所述的快速开关采用可控型电力电子器件构成，动作时间为us级，无需考虑动作延时补偿。
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