CN113466543B - 一种发电系统的功率检测装置以及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发电系统的功率检测装置以及检测方法，其可以解决传统检测装置安装过程中的复杂性过高的问题，包括：三相逆变模块的输入连接到发电系统，三相逆变模块的输出分别连接到电网；三相逆变调制模块，产生每一相的调制波；霍尔传感器分别随机连接到所述三相逆变模块每一相的输出上，用于采集每一相的电流；功率传感器模块的采样端分别连接到每个所述霍尔传感器，用于将所述霍尔传感器采集的电流信号转化成电压信号；模数转化模块连接功率传感器模块，用于将所述功率传感器模块输出的电压信号从模拟量转化为数字量；MCU模块接收来自所述模数转化模块的电压信号，结合电压采样值计算每一相的功率。
Description
技术领域
本发明涉及发电系统技术领域，具体涉及一种发电系统的功率检测装置以及检测方法。
背景技术
在如普通光伏系统或光伏储能系统的发电系统中，经常会用到霍尔传感器采样发电系统的发电功率或负载消耗功率，通过霍尔电流采样值乘以电压采样值得到发电或负载消耗功率，以此值为基础对光伏逆变器或光伏储能逆变器进行功率控制。
在三相系统中总功率为三个单相功率之和，计算公式为：
P＝Uac_l1*Iac_l1+Uac_l2*Iac_l2+Uac_l3*Iac_l3
其中，Uac_l1、Uac_l2、Uac_l3分别为三相的电压，Iac_l1、Iac_l2、Iac_l3分别为三相的电流。
现有的功率检测装置，在安装过程中，用户需要把采集电流的霍尔传感器中的每一相电流与电压一一对应，霍尔传感器CT1对应L1相,霍尔传感器CT2对应L2相,霍尔传感器CT3对应L3相；除霍尔传感器序号需要一一对应以外，每颗霍尔传感器的电流采样方向也必须一致，如果电流方向不一致，霍尔传感器与每一相电压并没有一一对应，计算出来的每一相功率可能为负值或与实际值偏差过大，对储能系统的能量调度带来不确定性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种发电系统的功率检测装置以及检测方法，其可以解决传统检测装置安装过程中的复杂性过高的问题，霍尔传感器任意设置在三相输出上也可以准确匹配每一相的电流与电压，准确计算得到功率，避免储能系统出现调度不确定性及计算不准确的问题。
其技术方案是这样的：一种发电系统的功率检测装置，包括电连接的：
三相逆变模块，所述三相逆变模块的输入连接到发电系统，所述三相逆变模块的输出分别连接到电网；
三相逆变调制模块，所述三相逆变调制模块与所述三相逆变模块相连接，用于产生每一相的调制波；
其特征在于，还包括：
霍尔传感器，所述霍尔传感器分别随机连接到所述三相逆变模块每一相的输出上，用于采集每一相的电流；
功率传感器模块，所述功率传感器模块的采样端分别连接到每个所述霍尔传感器，用于将所述霍尔传感器采集的电流信号转化成电压信号；
模数转化模块，所述模数转化模块连接功率传感器模块，用于将所述功率传感器模块输出的电压信号从模拟量转化为数字量；
MCU模块，所述MCU模块接收来自所述模数转化模块的电压信号，结合电压采样值计算每一相的功率。
进一步的，所述三相逆变模块包括mos管Va1、mos管Va2、mos管Va3、mos管Va4，所述mos管Va1的S极、mos管Va3的D极、mos管Va4的D极分别连接到a相，所述mos管Va3的S极连接到所述mos管Va2的S极，所述mos管Va2的D极连接电容C1后连接到所述mos管Va1的D极，所述mos管Va2的D极连接电容C2后连接到所述mos管Va4的S极，所述mos管Va2的D极还连接电容C3后连接到零线，a相在连接电感RL1后连接电容C3，a相在连接电感RL1后还在连接霍尔传感器CT-A、模拟负载电阻后接地；
所述三相逆变模块包括mos管Vb1、mos管Vb2、mos管Vb3、mos管Vb4，所述mos管Vb1的S极、mos管Vb3的D极、mos管Vb4的D极分别连接到b相，所述mos管Vb3的S极连接到所述mos管Vb2的S极，所述mos管Vb2的D极连接电容C1和电容C2之间，所述mos管Vb4的S极连接到电容C2的一端，所述mos管Vb1的D极连接到电容C1的一端，所述mos管Vb2的D极还连接电容C3后连接到零线，b相在连接电感RL2后连接电容C4，b相在连接电感RL2后还在连接霍尔传感器CT-B、模拟负载电阻后接地；
所述三相逆变模块包括mos管Vc1、mos管Vc2、mos管Vc3、mos管Vc4，所述mos管Vc1的S极、mos管Vc3的D极、mos管Vc4的D极分别连接到c相，所述mos管Vc3的S极连接到所述mos管Vc2的S极，所述mos管Vc2的D极连接电容C1和电容C2之间，所述mos管Vc4的S极连接到电容C2的一端，所述mos管Vc1的D极连接到电容C1的一端，所述mos管Vc2的D极还连接电容C3后连接到零线，c相在连接电感RL3后连接电容C5，c相在连接电感RL3后还在连接霍尔传感器CT-C、模拟负载电阻后接地。
进一步的，三相逆变调制模块包括交流电源输出的调制波Vam、Vbm、Vcm，
调制波Vam输入运放器D1、D2的同向输入端运放器D1、D2，调制波Vam由模拟调制波发生器产生，运放器D1的反向输入端的输入为Vcarr1，Vcarr1为正半周调制波，运放器D2的反向输入端的输入为Vcarr2，Vcarr2为负半周调制波，Vcarr1和Vcarr2分别由模拟调制波发生器产生，运放器D1的输出连接到mos管Va1的G极，运放器D1的输出连接非门后连接到mos管Va3的G极，运放器D2的输出连接到mos管Va2的G极，运放器D2的输出连接非门后连接到mos管Va4的G极；
调制波Vbm输入运放器D3、D4的同向输入端，调制波Vbm由模拟调制波发生器产生，运放器D3的反向输入端的输入为Vcarr1，Vcarr1为正半周调制波，运放器D4的反向输入端的输入为Vcarr2，Vcarr2为负半周调制波，Vcarr1和Vcarr2分别由模拟调制波发生器产生，运放器D3的输出连接到mos管Vb1的G极，运放器D3的输出连接非门后连接到mos管Vb3的G极，运放器D4的输出连接到mos管Vb2的G极，运放器D4的输出连接非门后连接到mos管Vb4的G极；
调制波Vcm输入运放器D5、D6的同向输入端，调制波Vbm由模拟调制波发生器产生，运放器D5的反向输入端的输入为Vcarr1，Vcarr1为正半周调制波，运放器D6的反向输入端的输入为Vcarr2，Vcarr2为负半周调制波，Vcarr1和Vcarr2分别由模拟调制波发生器产生，运放器D5的输出连接到mos管Vc1的G极，运放器D5的输出连接非门后连接到mos管Vc3的G极，运放器D6的输出连接到mos管Vc2的G极，运放器D6的输出连接非门后连接到mos管Vc4的G极。
进一步的，所述功率传感器模块包括用于连接霍尔传感器的采样端I_L1_CS、I_L2_CS、I_L3_CS，采样端I_L1_CS连接电流采样电阻R101后接地，采样端I_L1_CS连接电阻R104输入运放器U101A的同相输入端，+9V电源连接电容C101后输入运放器U101A的同相输入端，+9V电源还在连接二极管D100A、二极管D100B后连接AGND，所述二极管D100A、二极管D100B之间连接到运放器U101A的同相输入端，+9V电源连接并连的电阻R107、电阻R108后连接到运放器U101A的反相输入端，运放器U101A的输出连接到三极管T100的G极，+9V电源连接并连的电阻R107、电阻R108后连接到三极管T100的S极，三极管T100的D极连接二极管D103后接地，三极管T100的D极输出电压信号I_L1_Ext；
采样端I_L2_CS连接电流采样电阻R102后接地，采样端I_L2_CS连接电阻R105输入运放器U101B的同相输入端，+9V电源连接电容C102后输入运放器U101B的同相输入端，+9V电源还在连接二极管D101A、二极管D101B后连接AGND，所述二极管D101A、二极管D101B之间连接到运放器U101B的同相输入端，+9V电源连接并连的电阻R109、电阻R110后连接到运放器U101B的反相输入端，运放器U101B的输出连接到三极管T101的G极，+9V电源连接并连的电阻R109、电阻R110后连接到三极管T101的S极，三极管T101的D极连接二极管D104后接地，三极管T101的D极输出电压信号I_L2_Ext；
采样端I_L3_CS连接电流采样电阻R103后接地，采样端I_L3_CS连接电阻R106输入运放器U101C的同相输入端，+9V电源连接电容C103后输入运放器U101C的同相输入端，+9V电源还在连接二极管D102A、二极管D102B后连接AGND，所述二极管D102A、二极管D102B之间连接到运放器U101C的同相输入端，+9V电源连接并连的电阻R111、电阻R112后连接到运放器U101C的反相输入端，运放器U101C的输出连接到三极管T102的G极，+9V电源连接并连的电阻R111、电阻R112后连接到三极管T102的S极，三极管T102的D极连接二极管D105后接地，三极管T102的D极输出电压信号I_L3_Ext。
进一步的，模数转化模块包括模数转换器U406，所述模数转换器U406的型号为MCP3004I/SL，电压信号I_L1_Ext、I_L2_Ext、I_L3_Ext分别从模数转换器U406的CH0、CH1、CH2端口输入，模数转换器U406的CLK端口连接到MCU的SPI_CLK_CurSen_P端口，模数转换器U406的Dout端口连接到MCU的SPI_Dout_CurSen_P端口，模数转换器U406的Din端口连接到MCU的SPI_Din_CurSen_P端口，模数转换器U406的Cs端口连接到MCU的SPI_Cs_CurSen_P端口，MCU为英飞凌的XMC4700--F144K2048AA。
进一步的，所述发电系统包括光伏系统，光伏储能系统，风电系统，风电储能系统中的任意一种。
进一步的，还包括电压采样模块，所述电压采样模块包括：
连接到a相的采样端口U_L1_Measure，采样端口U_L1_Measure连接电阻R401后连接到运放器U400A的2端口，运放器U400A的1端口连接电阻R402后连接到MCU模块的U_L1_P，运放器U400A的1端口连接电阻R402后连接电容C422并接地，运放器U400A的1端口和2端口之间连接有并联的电容C400、电阻R400；
连接到b相的采样端口U_L2_Measure，采样端口U_L2_Measure连接电阻R408后连接到运放器U400C的9端口，运放器U400C的8端口连接电阻R409后连接到MCU模块的U_L2_P，运放器U400C的8端口连接电阻R409后连接电容C426并接地，运放器U400C的8端口和9端口之间连接有并联的电容C403、电阻R405；
连接到C相的采样端口U_L3_Measure，采样端口U_L3_Measure连接电阻R414后连接到运放器U400D的13端口，运放器U400D的14端口连接电阻R415后连接到MCU模块的U_L3_P，运放器U400D的14端口连接电阻R415后连接电容C429并接地，运放器U400D的13端口和14端口之间连接有并联的电容C409、电阻R412；
连接到N相的采样端口U_N_Measure，采样端口U_N_Measure连接电阻R417后连接到运放器U400B的5端口，运放器U400B的7端口连接电阻R420后连接到MCU模块的U_N_P，运放器U400B的5端口连接电阻R420后连接电容C433并接地，运放器U400B的6端口和7端口之间连接有并联的电容C416、电阻R422，运放器U400B的6端口连接电阻R446、R447后接地；
1.5V电源VREF_1.5V连接电阻R416连接到运放器U400A的3端口、运放器U400C的10端口、运放器U400D的12端口、运放器U400B的5端口，1.5V电源VREF_1.5V还在连接电阻R416后连接电容C413后接地。
一种上述的发电系统的功率检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将功率传感器模块的三个采样端连接霍尔传感器，三个所述霍尔传感器分别随机连接到所述三相逆变模块的输出；
通过三相逆变调制模块输出a相的调制波，控制所述三相逆变模块的a相输出电流，MCU模块将采集到电流的采样端作为a相的采样端；
通过三相逆变调制模块输出B相的调制波，控制所述三相逆变模块的b相输出电流，MCU模块将采集到电流的采样端作为b相的采样端；
MCU模块将未采集到电流的采样端作为c相的采样端；
MCU模块判断各个采样端的电流采样相位，如果采样电流与实际电流相位相同，则直接结合对应的采样电压值计算获得功率；如果采样电流与实际电流相位相反，则将采样的电流值取绝对值，结合对应的采样电压值计算获得功率。
进一步的，MCU模块判断各个采样端的电流采样相位，通过采样电流与实际电流的波形来判断，如果两个波形重叠，代表采样电流与实际电流同相，如果不重叠，呈180度相反相位，代表采样电流与实际电流反相。
本发明的发电系统的功率检测装置以及检测方法，其可以解决传统检测装置安装过程中的复杂性过高的问题，霍尔传感器任意设置在三相输出上，无需在接线时准确匹配每一相的电流与电压，随机接线后，依次通过三相逆变调制模块分别输出单项的调制波，先控制三相逆变模块的a相输出电流，将采集到电流的采样端作为a相的采样端，然后控制三相逆变模块的b相输出电流，再将采集到电流的采样端作为b相的采样端，最后未采集到电流的采样端作为c相的采样端，确定各相输出后，再判断各个采样端的电流采样相位，如果采样电流与实际电流相位相同，则直接结合对应的采样电压值计算获得功率；如果采样电流与实际电流相位相反，则将采样的电流值取绝对值，结合对应的采样电压值计算获得功率，从而可以准确计算得到功率，避免发电系统的储能系统出现调度不确定性及计算不准确的问题。
附图说明
图1为本发明发电系统的功率检测装置的模块框图；
图2为实施例中的三相逆变模块的电路示意图；
图3为实施例中的三相逆变调制模块的电路示意图；
图4为实施例中的功率传感器模块的电路示意图；
图5为实施例中的霍尔传感器、功率传感器模块、模数转化模块、MCU模块连接的示意图；
图6为霍尔传感器可能的随机接入的示意图；
图7为采样电流和实际电流相位相反时的示意图；
图8为电压采样模块的示意图。
具体实施方式
见图1，本发明的一种发电系统的功率检测装置，包括电连接的：
三相逆变模块1，三相逆变模块1的输入连接到发电系统，三相逆变模块1的输出分别连接到电网，在本实施例中，发电系统采用的光伏储能系统，在本发明的其他实施例中，发电系统也可以是光伏系统，风电系统，风电储能系统或者其他发电系统；
三相逆变调制模块2，三相逆变调制模块2与三相逆变模块1相连接，用于产生每一相的调制波；
霍尔传感器3，霍尔传感器3分别随机连接到三相逆变模块1每一相的输出上，用于采集每一相的电流；
功率传感器模块4，功率传感器模块4的采样端分别连接到每个霍尔传感器3，用于将霍尔传感器3采集的电流信号转化成电压信号；
模数转化模块5，模数转化模块5连接功率传感器模块4，用于将功率传感器模块4输出的电压信号从模拟量转化为数字量；
MCU模块6，MCU模块6接收来自模数转化模块5的电压信号，结合电压采样值计算每一相的功率。
见图2，具体在本发明的一个实施例中，三相逆变模块包括mos管Va1、mos管Va2、mos管Va3、mos管Va4，mos管Va1的S极、mos管Va3的D极、mos管Va4的D极分别连接到a相，mos管Va3的S极连接到mos管Va2的S极，mos管Va2的D极连接电容C1后连接到mos管Va1的D极，mos管Va2的D极连接电容C2后连接到mos管Va4的S极，mos管Va2的D极还连接电容C3后连接到零线，a相在连接电感RL1后连接电容C3，a相在连接电感RL1后还在连接霍尔传感器CT-A、模拟负载电阻后接地；
三相逆变模块包括mos管Vb1、mos管Vb2、mos管Vb3、mos管Vb4，mos管Vb1的S极、mos管Vb3的D极、mos管Vb4的D极分别连接到b相，mos管Vb3的S极连接到mos管Vb2的S极，mos管Vb2的D极连接电容C1和电容C2之间，mos管Vb4的S极连接到电容C2的一端，mos管Vb1的D极连接到电容C1的一端，mos管Vb2的D极还连接电容C3后连接到零线，b相在连接电感RL2后连接电容C4，b相在连接电感RL2后还在连接霍尔传感器CT-B、模拟负载电阻后接地；
三相逆变模块包括mos管Vc1、mos管Vc2、mos管Vc3、mos管Vc4，mos管Vc1的S极、mos管Vc3的D极、mos管Vc4的D极分别连接到c相，mos管Vc3的S极连接到mos管Vc2的S极，mos管Vc2的D极连接电容C1和电容C2之间，mos管Vc4的S极连接到电容C2的一端，mos管Vc1的D极连接到电容C1的一端，mos管Vc2的D极还连接电容C3后连接到零线，c相在连接电感RL3后连接电容C5，c相在连接电感RL3后还在连接霍尔传感器CT-C、模拟负载电阻后接地。
见图3，具体在本发明的一个实施例中，三相逆变调制模块包括交流电源输出的调制波Vam、Vbm、Vcm；
调制波Vam输入运放器D1、D2的同向输入端，运放器D1的反向输入端的输入为Vcarr1，运放器D2的反向输入端的输入为Vcarr2，运放器D1的输出连接到mos管Va1的G极，运放器D1的输出连接非门后连接到mos管Va3的G极，运放器D2的输出连接到mos管Va2的G极，运放器D2的输出连接非门后连接到mos管Va4的G极；
调制波Vbm输入运放器D3、D4的同向输入端，运放器D3的反向输入端的输入为Vcarr1，运放器D4的反向输入端的输入为Vcarr2，运放器D3的输出连接到mos管Vb1的G极，运放器D3的输出连接非门后连接到mos管Vb3的G极，运放器D4的输出连接到mos管Vb2的G极，运放器D4的输出连接非门后连接到mos管Vb4的G极；
调制波Vcm输入运放器D5、D6的同向输入端，运放器D5的反向输入端的输入为Vcarr1，运放器D6的反向输入端的输入为Vcarr2，运放器D5的输出连接到mos管Vc1的G极，运放器D5的输出连接非门后连接到mos管Vc3的G极，运放器D6的输出连接到mos管Vc2的G极，运放器D6的输出连接非门后连接到mos管Vc4的G极；
见图4，具体在本发明的一个实施例中，功率传感器模块包括用于连接霍尔传感器的采样端I_L1_CS、I_L2_CS、I_L3_CS，采样端I_L1_CS连接电流采样电阻R101后接地，采样端I_L1_CS连接电阻R104输入运放器U101A的同相输入端，+9V电源连接电容C101后输入运放器U101A的同相输入端，+9V电源还在连接二极管D100A、二极管D100B后连接AGND，二极管D100A、二极管D100B之间连接到运放器U101A的同相输入端，+9V电源连接并连的电阻R107、电阻R108后连接到运放器U101A的反相输入端，运放器U101A的输出连接到三极管T100的G极，+9V电源连接并连的电阻R107、电阻R108后连接到三极管T100的S极，三极管T100的D极连接二极管D103后接地，三极管T100的D极输出电压信号I_L1_Ext；
采样端I_L2_CS连接电流采样电阻R102后接地，采样端I_L2_CS连接电阻R105输入运放器U101B的同相输入端，+9V电源连接电容C102后输入运放器U101B的同相输入端，+9V电源还在连接二极管D101A、二极管D101B后连接AGND，二极管D101A、二极管D101B之间连接到运放器U101B的同相输入端，+9V电源连接并连的电阻R109、电阻R110后连接到运放器U101B的反相输入端，运放器U101B的输出连接到三极管T101的G极，+9V电源连接并连的电阻R109、电阻R110后连接到三极管T101的S极，三极管T101的D极连接二极管D104后接地，三极管T101的D极输出电压信号I_L2_Ext；
采样端I_L3_CS连接电流采样电阻R103后接地，采样端I_L3_CS连接电阻R106输入运放器U101C的同相输入端，+9V电源连接电容C103后输入运放器U101C的同相输入端，+9V电源还在连接二极管D102A、二极管D102B后连接AGND，二极管D102A、二极管D102B之间连接到运放器U101C的同相输入端，+9V电源连接并连的电阻R111、电阻R112后连接到运放器U101C的反相输入端，运放器U101C的输出连接到三极管T102的G极，+9V电源连接并连的电阻R111、电阻R112后连接到三极管T102的S极，三极管T102的D极连接二极管D105后接地，三极管T102的D极输出电压信号I_L3_Ext。
功率传感器模块的I_L1,I_L2,I_L3端口接入霍尔传感器之后，R101,R102,R103为电流采样电阻，以霍尔线圈衰减比3000:1为例，实际电流采样值公式为：
[I_sample/3000]*20＝V_ad,为使采样信号具有高抗干扰性及适应MCU工作的电压范围，后级增加跟随器及PNP电平转换，输出信号控制在3.3V以内。
见图5，具体在本发明的一个实施例中，模数转化模块包括模数转换器U406，模数转换器U406的型号为MCP3004I/SL，电压信号I_L1_Ext、I_L2_Ext、I_L3_Ext分别从模数转换器U406的CH0、CH1、CH2端口输入，模数转换器U406的CLK端口连接到MCU的SPI_CLK_CurSen_P端口，模数转换器U406的Dout端口连接到MCU的SPI_Dout_CurSen_P端口，模数转换器U406的Din端口连接到MCU的SPI_Din_CurSen_P端口，模数转换器U406的Cs端口连接到MCU的SPI_Cs_CurSen_P端口，MCU为英飞凌的XMC4700--F144K2048AA。
以三相系统为例，将三相逆变模块接入到电网后，三相逆变模块检测到市电的存在，此时，把三相系统分为三个单相。三相逆变模块检测到市电存在后准备三相并网。
随机将a、b、c三相注入电网，如图6所示为3个霍尔传感器CT-A,CT-B,CT-C随机接入的可能性，同时，每一颗霍尔传感器放置也有两种状况，实际电流方向与采样电流方向相同，实际电流方向与采样电流相反，所以一共有36种接入可能性。
因为随机接入有36种可能性。在此具体说明上述实施例中的发电系统的功率检测装置，如何自动完成检测的方法。
一种上述的发电系统的功率检测装置的检测方法，包括以下步骤：
将功率传感器模块的三个采样端连接霍尔传感器，三个霍尔传感器分别随机连接到三相逆变模块的输出；
通过三相逆变调制模块输出a相的调制波，在t1时刻，mos管Va1，Va2，Va3，Va4动作，控制三相逆变模块的a相输出电流，此时，I_L1,I_L2,I_L3三个采样端中必定有一个端口能采样到电流，MCU模块将采集到电流的采样端作为a相的采样端，假设此时I_L3采样到电流，其余两个端口采样值为0，此时MCU将锁定I_L3采样端口，并将I_L3采样端口的值认定为a相电流采样；
在a相检测完成之后，a相关闭，通过三相逆变调制模块输出b相的调制波，继续打开mos管Vb1,Vb2,Vb3,Vb4，使b相产生电流，同理，检测I_L1,I_L2,I_L3三个采样口，使第b相所对应的采样端口记录在MCU内部，
最后对于第三相，使用排除法，直接将剩余采样口与c相对应，在本发明的其他实施例中，最后一相的电流可继续采用前面相同的检测方式。
此外，MCU模块判断各个采样端的电流采样相位，如果采样电流与实际电流相位相同，则直接结合对应的采样电压值计算获得功率；如果采样电流与实际电流相位相反，则将采样的电流值取绝对值，结合对应的采样电压值计算获得功率。
具体在本发明的一个实施例中，MCU模块判断各个采样端的电流采样相位，如图7所示，具体通过采样电流与实际电流的波形来判断，虚线代表电流采样波形，实线表示实际电流，如果两个波形重叠，代表采样电流与实际电流同相，如果不重叠，呈180度相位相反，代表采样电流与实际电流反相，采样电流即为霍尔传感器电流。
见图8，在本发明的一个实施例中，功率检测装置还包括电压采样模块，电压采样模块可以完成对各相的电压采样，电压采样模块包括：
连接到a相的采样端口U_L1_Measure，采样端口U_L1_Measure连接电阻R401后连接到运放器U400A的2端口，运放器U400A的1端口连接电阻R402后连接到MCU模块的U_L1_P，运放器U400A的1端口连接电阻R402后连接电容C422并接地，运放器U400A的1端口和2端口之间连接有并联的电容C400、电阻R400；
连接到b相的采样端口U_L2_Measure，采样端口U_L2_Measure连接电阻R408后连接到运放器U400C的9端口，运放器U400C的8端口连接电阻R409后连接到MCU模块的U_L2_P，运放器U400C的8端口连接电阻R409后连接电容C426并接地，运放器U400C的8端口和9端口之间连接有并联的电容C403、电阻R405；
连接到C相的采样端口U_L3_Measure，采样端口U_L3_Measure连接电阻R414后连接到运放器U400D的13端口，运放器U400D的14端口连接电阻R415后连接到MCU模块的U_L3_P，运放器U400D的14端口连接电阻R415后连接电容C429并接地，运放器U400D的13端口和14端口之间连接有并联的电容C409、电阻R412；
连接到N相的采样端口U_N_Measure，采样端口U_N_Measure连接电阻R417后连接到运放器U400B的5端口，运放器U400B的7端口连接电阻R420后连接到MCU模块的U_N_P，运放器U400B的5端口连接电阻R420后连接电容C433并接地，运放器U400B的6端口和7端口之间连接有并联的电容C416、电阻R422，运放器U400B的6端口连接电阻R446、R447后接地；
1.5V电源VREF_1.5V连接电阻R416连接到运放器U400A的3端口、运放器U400C的10端口、运放器U400D的12端口、运放器U400B的5端口，1.5V电源VREF_1.5V还在连接电阻R416后连接电容C413后接地。
本发明的发电系统的功率检测装置以及检测方法，其可以解决传统检测装置安装过程中的复杂性过高的问题，霍尔传感器任意设置在三相输出上，无需在接线时准确匹配每一相的电流与电压，随机接线后，依次通过三相逆变调制模块分别输出单项的调制波，先控制三相逆变模块的a相输出电流，将采集到电流的采样端作为a相的采样端，然后控制三相逆变模块的b相输出电流，再将采集到电流的采样端作为b相的采样端，最后未采集到电流的采样端作为c相的采样端，确定各相输出后，再判断各个采样端的电流采样相位，如果采样电流与实际电流相位相同，则直接结合对应的采样电压值计算获得功率；如果采样电流与实际电流相位相反，则将采样的电流值取绝对值，结合对应的采样电压值计算获得功率，从而可以准确计算得到功率，避免发电系统的储能系统出现调度不确定性及计算不准确的问题。
需要说明的是，对于上述方法实施例而言，为了简单描述，故将其都表述为一系列的步骤组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的步骤顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的步骤和模块并不一定是本申请所必须的。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种发电系统的功率检测装置，其特征在于，包括：
三相逆变模块，所述三相逆变模块的输入连接到发电系统，所述三相逆变模块的输出分别连接到电网；
三相逆变调制模块，所述三相逆变调制模块与所述三相逆变模块相连接，用于产生每一相的调制波；
其特征在于，还包括：
霍尔传感器，所述霍尔传感器分别随机连接到所述三相逆变模块每一相的输出上，用于采集每一相的电流；
功率传感器模块，所述功率传感器模块的采样端分别连接到每个所述霍尔传感器，用于将所述霍尔传感器采集的电流信号转化成电压信号；
模数转化模块，所述模数转化模块连接功率传感器模块，用于将所述功率传感器模块输出的电压信号从模拟量转化为数字量；
MCU模块，所述MCU模块接收来自所述模数转化模块的电压信号，结合电压采样值计算每一相的功率；
三相逆变调制模块包括交流电源输出的调制波Vam、Vbm、Vcm，
调制波Vam输入运放器D1、D2的同向输入端，调制波Vam由模拟调制波发生器产生，运放器D1的反向输入端的输入为Vcarr1，Vcarr1为正半周调制波，运放器D2的反向输入端的输入为Vcarr2，Vcarr2为负半周调制波，Vcarr1和Vcarr2分别由模拟调制波发生器产生，运放器D1的输出连接到mos管Va1的G极，运放器D1的输出连接非门后连接到mos管Va3的G极，运放器D2的输出连接到mos管Va2的G极，运放器D2的输出连接非门后连接到mos管Va4的G极；
调制波Vbm输入运放器D3、D4的同向输入端，调制波Vbm由模拟调制波发生器产生，运放器D3的反向输入端的输入为Vcarr1，Vcarr1为正半周调制波，运放器D4的反向输入端的输入为Vcarr2，Vcarr2为负半周调制波，Vcarr1和Vcarr2分别由模拟调制波发生器产生，运放器D3的输出连接到mos管Vb1的G极，运放器D3的输出连接非门后连接到mos管Vb3的G极，运放器D4的输出连接到mos管Vb2的G极，运放器D4的输出连接非门后连接到mos管Vb4的G极；
调制波Vcm输入运放器D5、D6的同向输入端，调制波Vcm由模拟调制波发生器产生，运放器D5的反向输入端的输入为Vcarr1，Vcarr1为正半周调制波，运放器D6的反向输入端的输入为Vcarr2，Vcarr2为负半周调制波，Vcarr1和Vcarr2分别由模拟调制波发生器产生，运放器D5的输出连接到mos管Vc1的G极，运放器D5的输出连接非门后连接到mos管Vc3的G极，运放器D6的输出连接到mos管Vc2的G极，运放器D6的输出连接非门后连接到mos管Vc4的G极；
将功率传感器模块的三个采样端连接霍尔传感器，三个所述霍尔传感器分别随机连接到所述三相逆变模块的输出；
通过三相逆变调制模块输出a相的调制波，控制所述三相逆变模块的a相输出电流，MCU模块将采集到电流的采样端作为a相的采样端；
通过三相逆变调制模块输出B相的调制波，控制所述三相逆变模块的b相输出电流，MCU模块将采集到电流的采样端作为b相的采样端；
MCU模块将未采集到电流的采样端作为c相的采样端；
MCU模块判断各个采样端的电流采样相位，如果采样电流与实际电流相位相同，则直接结合对应的采样电压值计算获得功率；如果采样电流与实际电流相位相反，则将采样的电流值取绝对值，结合对应的采样电压值计算获得功率。
2.根据权利要求1所述的一种发电系统的功率检测装置，其特征在于：所述三相逆变模块包括mos管Va1、mos管Va2、mos管Va3、mos管Va4，所述mos管Va1的S极、mos管Va3的D极、mos管Va4的D极分别连接到a相，所述mos管Va3的S极连接到所述mos管Va2的S极，所述mos管Va2的D极连接电容C1后连接到所述mos管Va1的D极，所述mos管Va2的D极连接电容C2后连接到所述mos管Va4的S极，所述mos管Va2的D极还连接电容C3后连接到零线，a相在连接电感RL1后连接电容C3，a相在连接电感RL1后还在连接霍尔传感器CT-A、模拟负载电阻后接地；
所述三相逆变模块包括mos管Vb1、mos管Vb2、mos管Vb3、mos管Vb4，所述mos管Vb1的S极、mos管Vb3的D极、mos管Vb4的D极分别连接到b相，所述mos管Vb3的S极连接到所述mos管Vb2的S极，所述mos管Vb2的D极连接电容C1和电容C2之间，所述mos管Vb4的S极连接到电容C2的一端，所述mos管Vb1的D极连接到电容C1的一端，所述mos管Vb2的D极还连接电容C3后连接到零线，b相在连接电感RL2后连接电容C4，b相在连接电感RL2后还在连接霍尔传感器CT-B、模拟负载电阻后接地；
所述三相逆变模块包括mos管Vc1、mos管Vc2、mos管Vc3、mos管Vc4，所述mos管Vc1的S极、mos管Vc3的D极、mos管Vc4的D极分别连接到c相，所述mos管Vc3的S极连接到所述mos管Vc2的S极，所述mos管Vc2的D极连接电容C1和电容C2之间，所述mos管Vc4的S极连接到电容C2的一端，所述mos管Vc1的D极连接到电容C1的一端，所述mos管Vc2的D极还连接电容C3后连接到零线，c相在连接电感RL3后连接电容C5，c相在连接电感RL3后还在连接霍尔传感器CT-C、模拟负载电阻后接地。
3.根据权利要求1所述的一种发电系统的功率检测装置，其特征在于：所述功率传感器模块包括用于连接霍尔传感器的采样端I_L1_CS、I_L2_CS、I_L3_CS，采样端I_L1_CS连接电流采样电阻R101后接地，采样端I_L1_CS连接电阻R104输入运放器U101A的同相输入端，+9V电源连接电容C101后输入运放器U101A的同相输入端，+9V电源还在连接二极管D100A、二极管D100B后连接AGND，所述二极管D100A、二极管D100B之间连接到运放器U101A的同相输入端，+9V电源连接并连的电阻R107、电阻R108后连接到运放器U101A的反相输入端，运放器U101A的输出连接到三极管T100的G极，+9V电源连接并连的电阻R107、电阻R108后连接到三极管T100的S极，三极管T100的D极连接二极管D103后接地，三极管T100的D极输出电压信号I_L1_Ext；
采样端I_L2_CS连接电流采样电阻R102后接地，采样端I_L2_CS连接电阻R105输入运放器U101B的同相输入端，+9V电源连接电容C102后输入运放器U101B的同相输入端，+9V电源还在连接二极管D101A、二极管D101B后连接AGND，所述二极管D101A、二极管D101B之间连接到运放器U101B的同相输入端，+9V电源连接并连的电阻R109、电阻R110后连接到运放器U101B的反相输入端，运放器U101B的输出连接到三极管T101的G极，+9V电源连接并连的电阻R109、电阻R110后连接到三极管T101的S极，三极管T101的D极连接二极管D104后接地，三极管T101的D极输出电压信号I_L2_Ext；
采样端I_L3_CS连接电流采样电阻R103后接地，采样端I_L3_CS连接电阻R106输入运放器U101C的同相输入端，+9V电源连接电容C103后输入运放器U101C的同相输入端，+9V电源还在连接二极管D102A、二极管D102B后连接AGND，所述二极管D102A、二极管D102B之间连接到运放器U101C的同相输入端，+9V电源连接并连的电阻R111、电阻R112后连接到运放器U101C的反相输入端，运放器U101C的输出连接到三极管T102的G极，+9V电源连接并连的电阻R111、电阻R112后连接到三极管T102的S极，三极管T102的D极连接二极管D105后接地，三极管T102的D极输出电压信号I_L3_Ext。
4.根据权利要求3所述的一种发电系统的功率检测装置，其特征在于：模数转化模块包括模数转换器U406，所述模数转换器U406的型号为MCP3004I/SL，电压信号I_L1_Ext、I_L2_Ext、I_L3_Ext分别从模数转换器U406的CH0、CH1、CH2端口输入。
5.根据权利要求4所述的一种发电系统的功率检测装置，其特征在于：模数转换器U406的CLK端口连接到MCU的SPI_CLK_CurSen_P端口，模数转换器U406的Dout端口连接到MCU的SPI_Dout_CurSen_P端口，模数转换器U406的Din端口连接到MCU的SPI_Din_CurSen_P端口，模数转换器U406的Cs端口连接到MCU的SPI_Cs_CurSen_P端口，MCU为英飞凌的XMC4700--F144K2048AA。
6.根据权利要求1所述的一种发电系统的功率检测装置，其特征在于：所述发电系统为光伏系统、光伏储能系统、风电系统、风电储能系统中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种发电系统的功率检测装置，其特征在于：还包括电压采样模块，所述电压采样模块包括：
连接到a相的采样端口U_L1_Measure，采样端口U_L1_Measure连接电阻R401后连接到运放器U400A的2端口，运放器U400A的1端口连接电阻R402后连接到MCU模块的U_L1_P，运放器U400A的1端口连接电阻R402后连接电容C422并接地，运放器U400A的1端口和2端口之间连接有并联的电容C400、电阻R400；
连接到b相的采样端口U_L2_Measure，采样端口U_L2_Measure连接电阻R408后连接到运放器U400C的9端口，运放器U400C的8端口连接电阻R409后连接到MCU模块的U_L2_P，运放器U400C的8端口连接电阻R409后连接电容C426并接地，运放器U400C的8端口和9端口之间连接有并联的电容C403、电阻R405；
连接到C相的采样端口U_L3_Measure，采样端口U_L3_Measure连接电阻R414后连接到运放器U400D的13端口，运放器U400D的14端口连接电阻R415后连接到MCU模块的U_L3_P，运放器U400D的14端口连接电阻R415后连接电容C429并接地，运放器U400D的13端口和14端口之间连接有并联的电容C409、电阻R412；
连接到N相的采样端口U_N_Measure，采样端口U_N_Measure连接电阻R417后连接到运放器U400B的5端口，运放器U400B的7端口连接电阻R420后连接到MCU模块的U_N_P，运放器U400B的5端口连接电阻R420后连接电容C433并接地，运放器U400B的6端口和7端口之间连接有并联的电容C416、电阻R422，运放器U400B的6端口连接电阻R446、R447后接地；
1.5V电源VREF_1.5V连接电阻R416连接到运放器U400A的3端口、运放器U400C的10端口、运放器U400D的12端口、运放器U400B的5端口，1.5V电源VREF_1.5V还在连接电阻R416后连接电容C413后接地。
8.一种权利要求1所述的发电系统的功率检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将功率传感器模块的三个采样端连接霍尔传感器，三个所述霍尔传感器分别随机连接到所述三相逆变模块的输出；
通过三相逆变调制模块输出a相的调制波，控制所述三相逆变模块的a相输出电流，MCU模块将采集到电流的采样端作为a相的采样端；
通过三相逆变调制模块输出B相的调制波，控制所述三相逆变模块的b相输出电流，MCU模块将采集到电流的采样端作为b相的采样端；
MCU模块将未采集到电流的采样端作为c相的采样端；
MCU模块判断各个采样端的电流采样相位，如果采样电流与实际电流相位相同，则直接结合对应的采样电压值计算获得功率；如果采样电流与实际电流相位相反，则将采样的电流值取绝对值，结合对应的采样电压值计算获得功率。
9.根据权利要求8所述的发电系统的功率检测装置的检测方法，其特征在于：MCU模块判断各个采样端的电流采样相位，通过采样电流与实际电流的波形来判断，如果两个波形重叠，代表采样电流与实际电流同相，如果不重叠，呈180度相位相反，代表采样电流与实际电流反相。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004279321A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 電力測定装置、逆潮流検出装置及び系統連系発電装置 |
| CN101237145A (zh) * | 2008-02-29 | 2008-08-06 | 上海大学 | 基于m序列调制和方差判断的并网主动式孤岛检测系统和方法 |
| CN106408444A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | Abb瑞士有限公司 | 将模块与相应逆变器自动关联的方法、模块和发电系统 |
| CN108390642A (zh) * | 2018-02-14 | 2018-08-10 | 广东技术师范学院 | 光伏电站数据采集现场可视化监控系统 |
| CN109490616A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-03-19 | 国电南瑞南京控制系统有限公司 | 一种光伏逆变器输入电量计算方法 |
| CN110596454A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-20 | 安徽中祺智能电器股份有限公司 | 一种应用于微电网系统的智能功率方向检测装置和方法 |
| CN112154595A (zh) * | 2018-06-28 | 2020-12-29 | 德州仪器公司 | 峰值检测方法、设备和电路 |
-
2021
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004279321A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 電力測定装置、逆潮流検出装置及び系統連系発電装置 |
| CN101237145A (zh) * | 2008-02-29 | 2008-08-06 | 上海大学 | 基于m序列调制和方差判断的并网主动式孤岛检测系统和方法 |
| CN106408444A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | Abb瑞士有限公司 | 将模块与相应逆变器自动关联的方法、模块和发电系统 |
| CN108390642A (zh) * | 2018-02-14 | 2018-08-10 | 广东技术师范学院 | 光伏电站数据采集现场可视化监控系统 |
| CN112154595A (zh) * | 2018-06-28 | 2020-12-29 | 德州仪器公司 | 峰值检测方法、设备和电路 |
| CN109490616A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-03-19 | 国电南瑞南京控制系统有限公司 | 一种光伏逆变器输入电量计算方法 |
| CN110596454A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-20 | 安徽中祺智能电器股份有限公司 | 一种应用于微电网系统的智能功率方向检测装置和方法 |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 215123 Room 202, building 17, Northwest District, nanotechnology Park, 99 Jinjihu Avenue, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Ascite Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 215123 Room 202, building 17, Northwest District, nanotechnology Park, 99 Jinjihu Avenue, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province Applicant before: JIANGSU ASHITE ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |