CN112965004B - 一种三相电源的检测方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三相电源的检测方法及终端，由于三相电源经过整流后，需经过功率因数校正电路调节输入功率因数，且在这个过程中需采集不控整流的输出端的电压，因此可利用该电压进行检测，通过持续采集待测试的三相电源预设个数电压值，根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值，将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡，预设阈值表示了电压情况，通过将比值与预设阈值进行比较，能够确定三相电源当前的电压情况，有效检测了三相不平衡及缺相问题的同时，无需额外增加输入电压检测电路，避免了增加硬件成本，且检测算法复杂度与计算量低，避免了复杂计算。

Description

一种三相电源的检测方法及终端

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三相电源的检测方法及终端。

背景技术

三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。

在以三相电源作为输入的电机控制器中，若三相输入电源不平衡度较大或缺相将导致整流后端电压波动异常或直接导致母线电压过低，从而致使系统不能正常工作。为应对三相电源输入不平衡造成的不利影响，需及时检测出三相输入电源是否不平衡或缺相，一般采用的常规方案有以下几种：

第一，直接检测三相输入电压，通过三相输入电压有效值的差异直观地判断三相不平衡以及缺相。该方法能有效检测出三相输入电源不平衡以及缺相问题，但需要额外增加三相输入电压检测电路，成本较高；

第二，通过FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换算法)提取整流后母线电压纹波，并比较电压纹波中的正常频率成分以及非正常频率成分，从而判断三相输入电源是否缺相。该方法能有效检测出三相输入电源是否缺相，但对于三相不平衡问题的检测能力较弱，同时由于采用FFT算法，从而导致检测算法计算量增大、复杂度较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供了一种三相电源的检测方法及终端，能够在有效检测三相不平衡及缺相问题的同时，避免增加硬件成本以及复杂计算。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

一种三相电源的检测方法，包括步骤：

持续采集待测试的三相电源预设个数电压值；

根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值；

将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种三相电源的检测终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

持续采集待测试的三相电源预设个数电压值；

根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值；

将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡。

本发明的有益效果在于：

由于三相电源经过整流后，需经过功率因数校正电路调节输入功率因数，且在这个过程中需采集不控整流的输出端的电压，因此可利用该电压进行检测，通过持续采集待测试的三相电源预设个数电压值，根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值，将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡，预设阈值表示了电压情况，通过将比值与预设阈值进行比较，能够确定三相电源当前的电压情况，有效检测了三相不平衡及缺相问题的同时，无需额外增加输入电压检测电路，避免了增加硬件成本，且检测算法复杂度与计算量低，避免了复杂计算。

附图说明

图1为本发明实施例的一种三相电源的检测方法中的步骤流程图；

图2为本发明实施例的一种三相电源的检测终端的结构示意图；

图3为本发明实施例中三相电源的检测方法所应用的系统的硬件示意图；

图4为本发明实施例中三相电源的检测方法的流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本发明实施例提供了一种三相电源的检测方法，包括步骤：

持续采集待测试的三相电源预设个数电压值；

根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值；

将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：由于三相电源经过整流后，需经过功率因数校正电路调节输入功率因数，且在这个过程中需采集不控整流的输出端的电压，因此可利用该电压进行检测，通过持续采集待测试的三相电源预设个数电压值，根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值，将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡，预设阈值表示了电压情况，通过将比值与预设阈值进行比较，能够确定三相电源当前的电压情况，有效检测了三相不平衡及缺相问题的同时，无需额外增加输入电压检测电路，避免了增加硬件成本，且检测算法复杂度与计算量低，避免了复杂计算。

进一步地，所述持续采集待测试的三相电源预设个数电压值包括：

采集待测试的三相电源的电压值，并存入缓冲区；

判断所述缓冲区中的电压值个数是否达到预设个数，若否，则返回执行采集待测试的三相电源的电压值步骤直至所述缓冲区中的电压值个数达到所述预设个数。

由上述描述可知，由于三相电源经过整流后，需经过功率因数校正电路调节输入功率因数，且在这个过程中需采集不控整流的输出端的电压，因此可利用不控整流的输出端的电压来进行三相不平衡及缺相的检测，采集预设个数的电压值，为后续检测三相电源是否三相不平衡及缺相提供了数据支持，且无需增加额外的输入电压检测电路，避免增加硬件成本。

进一步地，所述平均值为：

所述均方根值为：

式中，N表示预设个数，j表示j次采集，Buff(j)表示第j次采集的电压值。

进一步地，所述平均值与均方根值的比值为：

所述将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡包括：

将所述平均值与均方根值的比值与第一预设阈值进行比较，若所述比值大于或等于所述第一预设阈值，则所述待测试的三相电源为缺相，若小于，将所述比值与第二预设阈值进行比较，若所述比值大于或等于所述第二预设阈值，则所述待测试的三相电源为三相不平衡，否则，所述待测试的三相电源为正常状态。

由上述描述可知，通过计算预设个数的电压值的平均值和均方根值，再得到两者的比值，先将比值与第一预设阈值进行比较，若比值小于第一预设阈值，再将比值与第二预设阈值进行比较，有效检测了缺相或三相不平衡的问题，且算法复杂度与计算量低，有利于数字化实现。

进一步地，所述根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡之后还包括步骤：

删除所述缓冲区中预设个数电压值，返回执行持续采集待测试的三相电源预设个数电压值步骤。

由上述描述可知，能够持续地对三相电源进行预设个数电压值的检测，有效地检测出三相不平衡及缺相问题，保证了三相不平衡及缺相检测的可靠性。

请参照图2，本发明另一实施例提供了一种三相电源的检测终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

持续采集待测试的三相电源预设个数电压值；

根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值；

将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：由于三相电源经过整流后，需经过功率因数校正电路调节输入功率因数，且在这个过程中需采集不控整流的输出端的电压，因此可利用该电压进行检测，通过持续采集待测试的三相电源预设个数电压值，根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值，将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡，预设阈值表示了电压情况，通过将比值与预设阈值进行比较，能够确定三相电源当前的电压情况，有效检测了三相不平衡及缺相问题的同时，无需额外增加输入电压检测电路，避免了增加硬件成本，且检测算法复杂度与计算量低，避免了复杂计算。

进一步地，所述持续采集待测试的三相电源预设个数电压值包括：

采集待测试的三相电源的电压值，并存入缓冲区；

判断所述缓冲区中的电压值个数是否达到预设个数，若否，则返回执行采集待测试的三相电源的电压值步骤直至所述缓冲区中的电压值个数达到所述预设个数。

由上述描述可知，由于三相电源经过整流后，需经过功率因数校正电路调节输入功率因数，且在这个过程中需采集不控整流的输出端的电压，因此可利用不控整流的输出端的电压来进行三相不平衡及缺相的检测，采集预设个数的电压值，为后续检测三相电源是否三相不平衡及缺相提供了数据支持，且无需增加额外的输入电压检测电路，避免增加硬件成本。

进一步地，所述平均值为：

所述均方根值为：

式中，N表示预设个数，j表示j次采集，Buff(j)表示第j次采集的电压值。

进一步地，所述平均值与均方根值的比值为：

所述将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡包括：

将所述平均值与均方根值的比值与第一预设阈值进行比较，若所述比值大于或等于所述第一预设阈值，则所述待测试的三相电源为缺相，若小于，将所述比值与第二预设阈值进行比较，若所述比值大于或等于所述第二预设阈值，则所述待测试的三相电源为三相不平衡，否则，所述待测试的三相电源为正常状态。

由上述描述可知，通过计算预设个数的电压值的平均值和均方根值，再得到两者的比值，先将比值与第一预设阈值进行比较，若比值小于第一预设阈值，再将比值与第二预设阈值进行比较，有效检测了缺相或三相不平衡的问题，且算法复杂度与计算量低，有利于数字化实现。

进一步地，所述根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡之后还包括步骤：

删除所述缓冲区中预设个数电压值，返回执行持续采集待测试的三相电源预设个数电压值步骤。

由上述描述可知，能够持续地对三相电源进行预设个数电压值的检测，有效地检测出三相不平衡及缺相问题，保证了三相不平衡及缺相检测的可靠性。

本发明上述三相电源的检测方法及终端能够适用于具有三相电源的设备，如小功率风机电机控制器、泵类电机控制器、伺服驱动器等系统，以下通过具体实施方式进行说明：

实施例一

请参照图1、3、4，本实施例的一种三相电源的检测方法，包括步骤：

S1、持续采集待测试的三相电源预设个数电压值；

具体的，采集待测试的三相电源的电压值，并存入缓冲区；

判断所述缓冲区中的电压值个数是否达到预设个数，若否，则返回执行采集待测试的三相电源的电压值步骤直至所述缓冲区中的电压值个数达到所述预设个数；

其中，所述预设个数根据所述缓冲区的存储空间进行设置；

本实施例中，待测试的三相电源频率f为50Hz，相电压有效值为220V，电压采样频率为8kHz，先进先出的Buff(缓冲区)的存储空间N为1600；

比如，如图3、4所示，采集待测试的三相电源的电压值，并存入Buff，即将i次采集的结果存储至Buff[i]中；判断Buff中的电压值个数是否达到1600，若否，则返回执行采集待测试的三相电源的电压值步骤直至Buff中的电压值个数达到1600；

S2、根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值；

具体的，所述平均值为：

所述均方根值为：

式中，N表示预设个数，j表示j次采集，Buff(j)表示第j次采集的电压值；

比如，如图4所示，计算Buff中电压值的平均值Ave：

计算Buff中电压值的均方根值X：

S3、将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡；

具体的，所述平均值与均方根值的比值为：

所述将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡包括：

将所述平均值与均方根值的比值与第一预设阈值进行比较，若所述比值大于或等于所述第一预设阈值，则所述待测试的三相电源为缺相，若小于，将所述比值与第二预设阈值进行比较，若所述比值大于或等于所述第二预设阈值，则所述待测试的三相电源为三相不平衡，否则，所述待测试的三相电源为正常状态。

实施例二

请参照图4，本实施例在实施例一的基础上进一步限定了如何根据平均值与均方根值的比值判断待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡：

如图4所示，计算平均值Ave与均方根值X的比值Y：

本实施例中，第一预设阈值CH1＝400％，第二预设阈值CH2＝260％；

比如，如图4所示，将Y与CH1进行比较，如表1所示，若Y≥400％，电压严重不平衡或缺相，则判断待测试的三相电源为缺相，若Y<400％，将Y与CH2进行比较，若Y≥260％，某一相电压偏差将超过20％，则判断待测试的三相电源为三相不平衡，否则，待测试的三相电源为正常状态；

表1比值Y与三相电源的电压关系

其中，需要注意的是，对于整个系统而言，三相电源输入的电压偏低影响更为严重，综合考虑表1中某一相电压偏差将超过20％且在空载和重载情况下的Y值范围，因此将Y≥260％作为判断三相电源的某一相电压偏差将超过20％的标准；

当某一相电压偏差在20％以内，由于对控制系统的影响很小，为避免系统对输入电压的波动过于敏感，因此将三相电源的某一相电压偏差在20％以内的判断为正常状态。

实施例三

本实施例在实施例一与实施例二的基础上进一步限定了如何持续地对三相电源进行预设个数电压值的检测：

删除所述缓冲区中预设个数电压值，返回执行持续采集待测试的三相电源预设个数电压值步骤；

比如，删除Buff[i]中的所有电压值，即i重新从0开始计数，返回执行持续采集待测试的三相电源预设个数电压值步骤；

其中，执行根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值步骤时，除了首次预设个数电压值采集以外的后续预设个数电压值采集对应的平均值为：

式中，Ave(k)表示第k次预设个数电压值采集对应的平均值，Ave(k-1)表示第k-1次预设个数电压值采集对应的平均值，Buff(i)表示第i次采集的电压值，V表示第k次预设个数电压值采集中第i次采集的电压值。

实施例四

请参照图2，一种三相电源的检测终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一、实施例二或实施例三中的步骤。

综上所述，本发明提供的一种三相电源的检测方法及终端，通过采集待测试的三相电源的电压值，并存入缓冲区；判断所述缓冲区中的电压值个数是否达到预设个数，若否，则返回执行采集待测试的三相电源的电压值步骤直至所述缓冲区中的电压值个数达到所述预设个数，为后续检测三相电源是否三相不平衡及缺相提供了数据支持，根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值；将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡，再删除所述缓冲区中预设个数电压值，返回执行持续采集待测试的三相电源预设个数电压值步骤，能够持续地对三相电源进行预设个数电压值的检测，保证了三相不平衡及缺相检测的可靠性，有效检测了三相不平衡及缺相问题的同时，无需额外增加输入电压检测电路，避免了增加硬件成本，且检测算法复杂度与计算量低，避免了复杂计算，以利于数字化实现。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种三相电源的检测方法，其特征在于，包括步骤：

持续采集待测试的三相电源预设个数电压值，所述电压值为不控整流的输出端的电压值；

根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值；

将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡；

所述平均值为：

所述均方根值为：

式中，N表示预设个数，j表示j次采集，Buff(j)表示第j次采集的电压值；

所述平均值与均方根值的比值为：

所述将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡包括：

将所述平均值与均方根值的比值与第一预设阈值进行比较，若所述比值大于或等于所述第一预设阈值，则所述待测试的三相电源为缺相，若小于，将所述比值与第二预设阈值进行比较，若所述比值大于或等于所述第二预设阈值，则所述待测试的三相电源为三相不平衡，否则，所述待测试的三相电源为正常状态；

所述根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡之后还包括步骤：

删除缓冲区中预设个数电压值，返回执行持续采集待测试的三相电源预设个数电压值步骤。

2.根据权利要求1所述的一种三相电源的检测方法，其特征在于，所述持续采集待测试的三相电源预设个数电压值包括：

采集待测试的三相电源的电压值，并存入缓冲区；

判断所述缓冲区中的电压值个数是否达到预设个数，若否，则返回执行采集待测试的三相电源的电压值步骤直至所述缓冲区中的电压值个数达到所述预设个数。

3.一种三相电源的检测终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

持续采集待测试的三相电源预设个数电压值，所述电压值为不控整流的输出端的电压值；

根据所述预设个数电压值确定对应的平均值与均方根值；

将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡；

所述平均值为：

所述均方根值为：

式中，N表示预设个数，j表示j次采集，Buff(j)表示第j次采集的电压值；

所述平均值与均方根值的比值为：

所述将所述平均值与均方根值的比值与预设阈值进行比较，根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡包括：

将所述平均值与均方根值的比值与第一预设阈值进行比较，若所述比值大于或等于所述第一预设阈值，则所述待测试的三相电源为缺相，若小于，将所述比值与第二预设阈值进行比较，若所述比值大于或等于所述第二预设阈值，则所述待测试的三相电源为三相不平衡，否则，所述待测试的三相电源为正常状态；

所述根据比较结果确定所述待测试的三相电源是否缺相或三相不平衡之后还包括步骤：

删除缓冲区中预设个数电压值，返回执行持续采集待测试的三相电源预设个数电压值步骤。

4.根据权利要求3所述的一种三相电源的检测终端，其特征在于，所述持续采集待测试的三相电源预设个数电压值包括：

采集待测试的三相电源的电压值，并存入缓冲区；

判断所述缓冲区中的电压值个数是否达到预设个数，若否，则返回执行采集待测试的三相电源的电压值步骤直至所述缓冲区中的电压值个数达到所述预设个数。

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