CN112557744A - 三相电流检测方法及电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电路领域，公开了一种三相电流检测方法，包括：实时获取负载启动过程中的母线电压；对所述母线电压进行快速傅里叶变换，提取多个预设频率的实际信号分量；根据所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相。本发明还公开了一种三相电流检测电路。本发明实施方式所提供的三相电流检测方法及电路具有在负载启动前检测输入电源是否缺相，避免负载在缺相电源下运行的优点。

Description

三相电流检测方法及电路
技术领域
本发明涉及电路领域，特别涉及一种三相电流检测方法及电路。
背景技术
三相交流电源输入缺相、错相时可能会导致负载电器设备损坏或运行异常，一般要求在电源输入侧配置相序继电器实时检测输入电源是否异常，以便及时停机确保人身设备安全。例如在电梯控制系统中，变频器缺相运行有可能导致变频器整流桥损坏、母线电压大幅波动、电梯运行异常等问题，为了避免这些问题，通常采用的方法是在电梯控制柜中会配备相序继电器，用以检测输入是否缺相，但使用相序继电器不仅占用了控制柜的空间也增加了成本，另一方面在使用过程中相序继电器也可能因损坏而失去其应有的作用，导致变频器在缺相电流下运行。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种三相电流检测方法及电路，在负载启动前检测输入电源是否缺相，避免负载在缺相电源下运行。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种三相电流检测方法，包含以下步骤：实时获取负载启动过程中的母线电压；对所述母线电压进行快速傅里叶变换，提取多个预设频率的实际信号分量；根据所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相。
本发明的实施方式还提供了一种三相电流检测电路，包括：接触器，所述接触器用于将三相电流接入电路母线；与所述母线连接的电压采样回路，所述电压采集回路用于实时获取负载启动过程中的母线电压；与所述电压采集回路连接的处理器，所述处理器用于对所述母线电压进行快速傅里叶变换，提取预设频率的实际信号分量，根据所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相。
本发明实施方式相对于现有技术而言，实时获取负载启动过程中的母线电压，并对获取的母线电压进行快速傅里叶变换，由于三相电源在缺相和不缺相两种情况下，母线电压进行快速傅里叶变换后，两者在某些固定频率的信号分量会存在较大差别，提取预设频率的实际信号分量，通过对母线电压的实际信号分量的大小的判断，即可确定三相电流是否缺相。从而在负载的启动过程中即可检测出三相电源的电流是否缺相，避免负载在缺相电流下运行，提升负载的使用寿命。
另外，所述根据所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相，具体包括：获取所述三相电流在非缺相状态下，所述预设频率对应的标准信号分量；判断所述实际信号分量和所述标准信号分量的差值是否大于预设阈值，若是，判定所述三相电流缺相，若否，判定所述三相电流不缺相。
另外，所述预设频率的数量为多个；所述提取预设频率的实际信号分量，具体包括：提取多个所述预设频率分别对应的多个所述实际信号分量；根据所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相，具体包括：根据多个所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相。
另外，所述根据多个所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相，具体包括：获取所述三相电流在非缺相状态下，多个所述预设频率对应的多个标准信号分量；计算各个所述预设频率分别对应的所述标准信号分量和所述实际信号分量的差值；获取大于预设阈值的所述差值的数量，判断所述数量是否大于预设数量，若是，判定所述三相电流缺相，若否，判定所述三相电流不缺相。
另外，所述实时获取负载启动过程中的母线电压，具体包括：经由制动电阻对母线回路的电量进行释放；在对所述母线回路的电量进行释放的过程中，实时获取所述母线电压。
另外，所述提取预设频率的信号分量前，还包括：获取所述三相电流的电流频率；将所述电流频率放大预设整数倍后作为所述预设频率。
另外，还包括与所述处理器连接的放电模块，以及与所述放电模块连接的制动电阻，所述放电模块用于在所述处理器的控制下、经由制动电阻对母线回路的电量进行释放。
另外，所述放电模块包括相互连接的二极管和绝缘栅双极型晶体管，所述二极管负极与所述母线连接，所述二极管的正极与所述绝缘栅双极型晶体管的漏极连接，所述绝缘栅双极型晶体管的源极与所述母线连接，所述绝缘栅双极型晶体管的栅极与所述处理器连接。
另外，还包括设置在所述接触器和所述母线之间的整流模块，所述整流模块用于将所述三相电流转化为直流电流。
附图说明
图1是本发明第一实施方式涉及一种三相电流检测方法的程序流程图；
图2是本发明第一实施方式涉及一种三相电流检测方法中三相电源处于非缺相状态时母线电压的快速傅里叶变换频谱图；
图3是本发明第一实施方式涉及一种三相电流检测方法中三相电源处于缺相状态时母线电压的快速傅里叶变换频谱图；
图4是本发明第二实施方式涉及一种三相电流检测电路的电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种三相电流检测方法，具体流程如图1所示，包括：
步骤S101：实时获取负载启动过程中的母线电压。
具体的，在本实施方式中，经由制动电阻对母线回路的电量进行释放；在对所述母线回路的电量进行释放的过程中，实时获取所述母线电压。具体的，负载在启动过程中产生的电能需要通过制动电阻进行消耗，通常为对母线进行放电，同时实时采样母线电压。
步骤S102：对母线电压进行快速傅里叶变换，提取多个预设频率的实际信号分量。
具体的，在本实施方式中，预设频率数量为多个，获取母线电压后，对母线电压进行快速傅里叶变换，并提取多个预设频率分别对应的多个实际信号分量；根据多个实际信号分量判定三相电流是否缺相。
优选的，在本实施方式中，预设频率为待测三相电流的电流频率的整数倍，即先获取待测三相电流的电流频率，将电流频率放大预设整数倍后即得到预设频率。
步骤S103：根据实际信号分量判定三相电流是否缺相。
具体的，在本实施方式中，还获取待测的三相电流在不缺相的状态下，预设频率对应的标准信号分量，计算预设频率分别对应的标准信号分量和实际信号分量的差值；若差值大于预设阈值，若是，判定三相电流缺相，若否，判定三相电流不缺相。
进一步的，前述仅为本实施方式中根据实际信号分量判定三相电流是否缺相的一种具体的应用举例，在本发明的其它实施方式中，还可以是获取待测的三相电流在不缺相的状态下，多个预设频率对应的多个标准信号分量，计算各个预设频率分别对应的标准信号分量和实际信号分量的差值；获取大于预设阈值的差值的数量，判断数量是否大于预设数量，若是，判定三相电流缺相，若否，判定三相电流不缺相。可以理解的是，前述预设数量为任意设置的自然数，即预设频率的数量可以是一至任意多个，具体可以根据实际需要进行灵活的设置。
本发明第一实施方式相对于现有技术而言，实时获取负载启动过程中的母线电压，并对获取的母线电压进行快速傅里叶变换，由于三相电源在缺相和不缺相两种情况下，母线电压进行快速傅里叶变换后，两者在某些固定频率的信号分量会存在较大差别，提取预设频率的实际信号分量，通过对母线电压的实际信号分量的大小的判断，即可确定三相电流是否缺相。从而在负载的启动过程中即可检测出三相电源的电流是否缺相，避免负载在缺相电流下运行，提升负载的使用寿命。例如图2所示为频率为50赫兹的三相电源处于非缺相状态时母线电压的快速傅里叶变换频谱图，图3所示为频率为50赫兹的三相电源处于缺相状态时母线电压的快速傅里叶变换频谱图。对比图2和图3可以明显的看出，在100赫兹和200赫兹时的信号分量之间的差距较大。
本发明的第二实施方式涉及一种三相电流检测电路，如图4所示，包括：接触器2，接触器2用于将三相电流1接入电路母线5；与母线5连接的电压采集回路9，电压采集回路9用于实时获取负载11启动过程中的母线电压；与电压采集回路9连接的处理器10，处理器10用于对母线电压进行快速傅里叶变换，提取预设频率的实际信号分量，根据实际信号分量判定三相电流1是否缺相。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第二实施方式相对于现有技术而言，设置电压采集回路9实时获取负载启动过程中的母线电压，并设置于电压采集回路9连接的处理器10，处理器10接收电压采集回路9采集的母线电压，并对获取的母线电压进行快速傅里叶变换，由于三相电源在缺相和不缺相两种情况下，母线电压进行快速傅里叶变换后，两者在某些固定频率的信号分量会存在较大差别，提取预设频率的实际信号分量，通过对母线电压的实际信号分量的大小的判断，即可确定三相电流1是否缺相。从而在负载的启动过程中即可检测出三相电源1的电流是否缺相，避免负载在缺相电流下运行，提升负载的使用寿命。
进一步的，在本实施方式中，还包括与处理器10连接的放电模块6，以及与放电模块6连接的制动电阻7，放电模块6用于在处理器10的控制下、经由制动电阻7对母线5回路的电量进行释放。
具体的，在本实施方式中，处理器10为芯片MCU，芯片MCU10通过发送PWM脉冲8对放电模块6进行控制。
其中，放电模块包括相互连接的二极管和绝缘栅双极型晶体管，二极管负极与母线连接，二极管的正极与绝缘栅双极型晶体管的漏极连接，绝缘栅双极型晶体管的源极与母线连接，绝缘栅双极型晶体管的栅极与处理器连接。绝缘栅双极型晶体管的漏极与制动电阻7的一端连接，制动电阻7的另一端与母线连接。
此外，还包括与接触器2连接的整流模块3和与母线5连接的母线电容4，三相电源经由接触器2和整流模块3与母线5电连接。整流模块3用于将三相交流电转换成为直流电后输入母线5中。
不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的装置实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节和技术效果在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请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、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种三相电流检测方法，其特征在于，包括：
实时获取负载启动过程中的母线电压；
对所述母线电压进行快速傅里叶变换，提取多个预设频率的实际信号分量；
根据所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相。
2.根据权利要求1所述的三相电流检测方法，其特征在于，所述根据所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相，具体包括：
获取所述三相电流在非缺相状态下，所述预设频率对应的标准信号分量；
判断所述实际信号分量和所述标准信号分量的差值是否大于预设阈值，若是，判定所述三相电流缺相，若否，判定所述三相电流不缺相。
3.根据权利要求1所述的三相电流检测方法，其特征在于，所述预设频率的数量为多个；
所述提取预设频率的实际信号分量，具体包括：
提取多个所述预设频率分别对应的多个所述实际信号分量；
根据所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相，具体包括：
根据多个所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相。
4.根据权利要求3所述的三相电流检测方法，其特征在于，所述根据多个所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相，具体包括：
获取所述三相电流在非缺相状态下，多个所述预设频率对应的多个标准信号分量；
计算各个所述预设频率分别对应的所述标准信号分量和所述实际信号分量的差值；
获取大于预设阈值的所述差值的数量，判断所述数量是否大于预设数量，若是，判定所述三相电流缺相，若否，判定所述三相电流不缺相。
5.根据权利要求1所述的三相电流检测方法，其特征在于，所述实时获取负载启动过程中的母线电压，具体包括：
经由制动电阻对母线回路的电量进行释放；
在对所述母线回路的电量进行释放的过程中，实时获取所述母线电压。
6.根据权利要求1所述的三相电流检测方法，其特征在于，所述提取预设频率的信号分量前，还包括：
获取所述三相电流的电流频率；
将所述电流频率放大预设整数倍后作为所述预设频率。
7.一种三相电流检测电路，其特征在于，包括：
接触器，所述接触器用于将三相电流接入电路母线；
与所述母线连接的电压采样回路，所述电压采集回路用于实时获取负载启动过程中的母线电压；
与所述电压采集回路连接的处理器，所述处理器用于对所述母线电压进行快速傅里叶变换，提取预设频率的实际信号分量，根据所述实际信号分量判定所述三相电流是否缺相。
8.根据权利要求7所述的三相电流检测电路，其特征在于，还包括与所述处理器连接的放电模块，以及与所述放电模块连接的制动电阻，所述放电模块用于在所述处理器的控制下、经由制动电阻对母线回路的电量进行释放。
9.根据权利要求8所述的三相电流检测电路，其特征在于，所述放电模块包括相互连接的二极管和绝缘栅双极型晶体管，所述二极管负极与所述母线连接，所述二极管的正极与所述绝缘栅双极型晶体管的漏极连接，所述绝缘栅双极型晶体管的源极与所述母线连接，所述绝缘栅双极型晶体管的栅极与所述处理器连接。
10.根据权利要求7所述的三相电流检测电路，其特征在于，还包括设置在所述接触器和所述母线之间的整流模块，所述整流模块用于将所述三相电流转化为直流电流。
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