CN114336939B - 一种判断市电过压欠压的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种判断市电过压欠压的方法，包括以下步骤：步骤S10：设置第一门限电压，将市电实时电压幅值与所述第一门限电压进行比较，生成第一方波信号；步骤S20：设置第二门限电压，所述第二门限电压幅值小于第一门限电压幅值，将市电实时电压幅值与所述第二门限电压进行比较，生成第二方波信号；步骤S30：根据所述第一方波信号和所述第二方波信号计算时长T1、T2、T3和T4；步骤S40：分别根据时长T1、T2、T3、T4判断市电电压所处的工作状态。本发明能够及时判断市电电压所处的状态，并快速切换市电及备用电源的供电通道，为负载提供不间断电源。
Description
技术领域
本发明涉及市电电压检测技术领域，具体涉及一种判断市电过压欠压的方法。
背景技术
市电，即工频交流电，在为不同设备供电时，经常出现市电电压不稳的现象，如出现过压或欠压的情况，经常导致用电设备出现损坏，造成非常大的损失。因此，需要实时监测市电的供电情况并判断市电的工作状态，当有故障发生时，应及时切换到备用电源，为用电设备提供不间断电源，保证用电设备持续、稳定工作。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种判断市电过压欠压的方法，及时判断市电电压所处的状态，并快速切换市电及备用电源的供电通道，为负载提供不间断电源。
为了实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案：
一种判断市电过压欠压的方法，包括以下步骤：
步骤S10：设置第一门限电压，将市电实时电压幅值与所述第一门限电压进行比较，生成第一方波信号；
步骤S20：设置第二门限电压，所述第二门限电压幅值小于第一门限电压幅值，将市电实时电压幅值与所述第二门限电压进行比较，生成第二方波信号；
步骤S30：根据所述第一方波信号和所述第二方波信号计算时长T1、T2、T3和T4，所述时长T1为所述市电实时电压幅值由第二门限电压上升到第一门限电压的时长，所述时长T2为所述第一方波信号在一个周期内的低电平时长，所述时长T3为所述第一门限电压下降到第二门限电压的时长，所述时长T4为所述第二方波信号在一个周期内的高电平时长；
步骤S40：分别根据时长T1、T2、T3、T4判断市电电压所处的工作状态。
进一步地，所述步骤S10还包括：
步骤S11：建立时长-电压峰值数据表单并保存，根据所述时长-电压峰值数据表单获取实时市电电压。
进一步地，所述步骤S11包括以下步骤：
步骤S111：在每半个市电电压周期内，实时采集市电电压幅值大于第二门限电压的时长Ta；
步骤S112：根据时长Ta计算出其对应的市电实时电压峰值，计算公式为：
其中，Um为待测市电电压峰值，VS1SL为第二门限电压值；
步骤S113：根据不同时长Ta及其对应的市电实时电压峰值建立数据表单，并保存。
进一步地，在所述步骤S10或步骤S20中，若所述市电实时电压幅值高于所述第一门限电压或第二门限电压，则生成低电平信号，若所述市电实时电压幅值低于所述第一门限电压或第二门限电压，则生成高电平信号。
进一步地，所述步骤S40中还包括：设置一给定时间Tb，若T1、T3、T4中任意一个大于所述给定时间Tb，则认为市电供电出现了故障，应将市电供电切换为备用电源供电。
进一步地，若T4大于所述给定时间Tb，则认为市电电压处于欠压或切断状态，应将市电供电切换为备用电源供电。
进一步地，所述步骤S40中还包括：设置一给定时间Tc，若T2大于所述给定时间Tc，则认为市电电压处于过压状态，应将市电供电切换为备用电源供电。
本发明提供的判断市电过压欠压的方法，实时检测市电电压，及时判断市电电压所处的状态，并快速切换市电及备用电源的供电通道，为负载提供不间断电源，保证负载持续、稳定工作；同时，本发明通过查表法快速获取实时市电电压，误差小，速度快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明市电控制系统原理图。
图2为判断市电过压欠压的方法流程图。
图3为本发明根据市电电压生成第一方波信号和第二方波信号的示意图。
图4所示为建立时长-电压峰值数据表单流程图。
附图标记说明：
1-控制单元，2-采样电路，3-市电，4-切换开关，5-备用电源，6-负载。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
如图1所示，市电电压控制系统包括控制单元1、采样电路2、市电3、切换开关4、备用电源5和负载6，采样电路6实时采集市电电压，并发送给控制单元1，由控制单元1来监测市电3的工作状态，当控制单元1监测到市电3出现了过压、欠压或切断情况时，控制切换开关4将电源的供电通道从市电切换到备用电源5，保证为负载6提供持续不断的供电。控制单元1包括具有数据处理和存储功能的单片机，例如STM32系列的单片机、ARM CORTEX M3核单片机等，具有较强的数据处理能力和存储空间。
根据图1所示的市电电压控制系统，本发明提供了一种判断市电过压欠压的方，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S10：设置第一门限电压S1SH，将市电实时电压幅值与所述第一门限电压进行比较，生成第一方波信号；
步骤S20：设置第二门限电压S1SL，将市电实时电压幅值与所述第二门限电压进行比较，生成第二方波信号；
如图3所示，图中上部分为实时市电电压幅值的正弦波波形图，在控制单元1中设置第一门限电压S1SH，例如为176V，设置第二门限电压S1SL，例如为120V，控制单元1将市电实时电压分别与第一门限电压S1SH、第二门限电压S1SL作比较，若市电实时电压幅值高于第一门限电压S1SH或第二门限电压S1SL，则生成低电平信号，若市电实时电压幅值低于第一门限电压S1SH或第二门限电压S1SL，则生成高电平信号，最终生成第一方波信号S1和第二方波信号S2。
步骤S30：根据所述第一方波信号S1和所述第二方波信号S2计算时长T1、T2、T3和T4；
如图3所示，根据第一方波信号S1和第二方波信号S2，可计算出4个时长T1、T2、T3、T4，T1为市电实时电压幅值由第二门限电压S1SL上升到第一门限电压S1SH的时长，也即第一方波信号S1和所述第二方波信号S2紧相邻两个下降沿对应的时间差，T2为第一方波信号S1在一个周期内的低电平时长，T3为第一门限电压S1SH下降到第二门限电压S1SL的时长，也即第一方波信号S1和第二方波信号S2紧相邻两个上升沿对应的时间差，T4为第二方波信号S2在一个周期内的高电平时长。可知，T1、T2、T3、T4的时间和为市电电压的半周期，若市电电压的频率为50Hz，则T1+T2+T3+T4＝10ms。
步骤S40：根据T1、T2、T3、T4判断市电电压所处的工作状态。
在上述步骤S40中，设置一给定时间Tb，时间Tb为一个较短的时长，控制单元1将T1、T3、T4分别与Tb作比较，若T1、T3、T4中有任意一个大于Tb，则认为市电供电出现了故障，需要立刻将市电供电切换为备用电源供电。如若T4大于Tb，则认为市电电压处于欠压或切断状态，需要立刻将市电供电切换为备用电源供电；设置另一给定时间Tc，若T2大于Tc，则认为市电电压处于过压状态，需要立刻将市电供电切换为备用电源供电。
为了保证市电切换时不会出现输出跌落的情况，控制单元1应快速判断市电丢失情况，并快速切换到备用电源供电，因此，要求T1、T3的时间足够短，如果T2时间维持的越长表示市电电压值越高，T4时间维持的越长表示市电电压值越低，甚至是出现市电断开的情况。
在执行步骤S10和S20时，需要先获取实时市电电压。本发明针对时长-电压峰值建立了数据表单，并存储在单片机中，当需要针对时长找其对应的电压时，只需要采用查表的方法就能快速定位到时长对应的电压。如图4所示，本发明建立时长-电压峰值数据表单包括以下步骤：
步骤S11：在每半个市电电压周期内，实时采集市电电压幅值大于第二门限电压S1SL的时长Ta；
如图3所示，T1、T2、T3的时间之和为市电电压幅值大于第二门限电压S1SL(例如为120V)的时长Ta，即Ta＝(T1+T2+T3)，单位为毫秒，在采集市电电压时，需要保证时长Ta及第二门限电压S1SL基准电压的准确性，才能保证市电电压的准确性。
步骤S12：根据时长Ta计算其对应的市电实时电压峰值；
市电电压的标准正弦波形公式为：V＝Um*sin(2πft)，Um为待测市电电压峰值，推导出
在本实施例中，V为第二门限电压S1SL的电压值即VS1SL，频率f＝50Hz，t＝10-Ta/2，单位为毫秒，因此，可根据表达式/>
来计算时长Ta对应的市电实时电压峰值，并保存。
步骤S13：根据不同时长Ta及其对应的市电实时电压峰值建立数据表单，并保存。
将多组测试的时长Ta与其对应的市电实时电压峰值建立数据表单，当需要针对时长找其对应的电压时，只需要采用查表的方法就能快速定位到时长对应的市电电压峰值，即可快速获取实时市电电压。通过查表法快速查找时长对应的电压峰值获取市电实时电压，可以保证市电电压采样小于1V。
在上述步骤S20中，我们可以通过采集一个已知较低的市电实时电压，计算出第二门限电压S1SL，再采集另一个已知较高的市电实时电压，用于对采集的主频误差和其它器件的误差进行总的市电电压的系数纠正，从而保证市电采集的准确性。
本发明提供的判断市电过压欠压的方法，实时检测市电电压，及时判断市电电压所处的状态，并快速切换市电及备用电源的供电通道，为负载提供不间断电源，保证负载持续、稳定工作；同时，本发明通过查表法快速获取实时市电电压，误差小，速度快。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种判断市电过压欠压的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S10：设置第一门限电压，将市电实时电压幅值与所述第一门限电压进行比较，生成第一方波信号；
步骤S20：设置第二门限电压，所述第二门限电压幅值小于第一门限电压幅值，将市电实时电压幅值与所述第二门限电压进行比较，生成第二方波信号；
步骤S30：根据所述第一方波信号和所述第二方波信号计算时长T1、T2、T3和T4，所述时长T1为所述市电实时电压幅值由第二门限电压上升到第一门限电压的时长，所述时长T2为所述第一方波信号在一个周期内的低电平时长，所述时长T3为所述第一门限电压下降到第二门限电压的时长，所述时长T4为所述第二方波信号在一个周期内的高电平时长；
步骤S40：分别根据时长T1、T2、T3、T4判断市电电压所处的工作状态；
所述步骤S10还包括：
步骤S11：建立时长-电压峰值数据表单并保存，根据所述时长-电压峰值数据表单获取实时市电电压；
所述步骤S11包括以下步骤：
步骤S111：在每半个市电电压周期内，实时采集市电电压幅值大于第二门限电压的时长Ta；
步骤S112：根据时长Ta计算出其对应的市电实时电压峰值，计算公式为：
其中，Um为待测市电电压峰值，VS1SL为第二门限电压值；
步骤S113：根据不同时长Ta及其对应的市电实时电压峰值建立数据表单，并保存。
2.根据权利要求1所述的判断市电过压欠压的方法，其特征在于，在所述步骤S10或步骤S20中，若所述市电实时电压幅值高于所述第一门限电压或第二门限电压，则生成低电平信号，若所述市电实时电压幅值低于所述第一门限电压或第二门限电压，则生成高电平信号。
3.根据权利要求1所述的判断市电过压欠压的方法，其特征在于，所述步骤S40中还包括：设置一给定时间Tb，若T1、T3、T4中任意一个大于所述给定时间Tb，则认为市电供电出现了故障，应将市电供电切换为备用电源供电。
4.根据权利要求3所述的判断市电过压欠压的方法，其特征在于，若T4大于所述给定时间Tb，则认为市电电压处于欠压或切断状态，应将市电供电切换为备用电源供电。
5.根据权利要求3所述的判断市电过压欠压的方法，其特征在于，所述步骤S40中还包括：设置一给定时间Tc，若T2大于所述给定时间Tc，则认为市电电压处于过压状态，应将市电供电切换为备用电源供电。
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