CN1853336A - 用于检测并网的转换设备中的dc分量的电路和系统 - Google Patents

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CN1853336A CNA2004800268363A CN200480026836A CN1853336A CN 1853336 A CN1853336 A CN 1853336A CN A2004800268363 A CNA2004800268363 A CN A2004800268363A CN 200480026836 A CN200480026836 A CN 200480026836A CN 1853336 A CN1853336 A CN 1853336A
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Abstract

DC分量检测电路(18)在较短时间段内精确地检测在并网转换设备(12)的AC输出功率中包含的少量DC分量，并且具有简单、小尺寸和轻便的结构。DC分量检测电路(18)包括分离器(21，22)，用于在正负半周期将与所述转换设备的输出电流成正比的电压分离成多个电压，积分器(23，24)，用于在所述正负半周期内对所述分离后的电压进行积分，加法器(25)，用于将所述积分器(23，24)在所述正负半周期内的积分信号相加。

Description

用于检测并网的转换设备中的DC分量的电路和系统
技术领域
本发明涉及用于检测并网(grid-connection)的转换设备中的DC分量的电路和系统，尤其涉及用于在较短时间段内精确检测在并网的转换设备的AC输出中包含的DC分量的电路和系统。
背景技术
光伏发电装置或者燃料电池发电装置产生DC电力作为已产生的电力。为了将这样的发电装置连接到商用AC供电系统，通常，转换设备将发电装置产生的DC电力变换为与商用AC供电系统匹配的AC电力，并将变换后的AC电力供应给商用AC供电系统。
如果在流入商用AC供电系统的AC电力波形中包含DC分量，这是不希望的。然而，由于转换设备的电力切换设备的控制系统的偏移、温度特性等等，变换后的AC电力可能包含DC分量。并网标准提供了在并网转换设备的AC输出功率中能够包含的DC分量的限制。例如，所述并网标准要求，如果并网转换设备输出的额定交流电流包含超过0.5％的DC分量，则在500毫秒内检测该DC分量。
通过使用滤波电路从AC输出功率中移除AC分量以提取DC分量，可以检测在并网转换设备的AC输出功率中包含的DC分量。
然而，使用滤波电路从AC输出功率移除具有50Hz或者60Hz低频的AC分量，这需要滤波电路具有大尺寸的电感器和电容器，并且因此在规模上必然很大。
而且，从其大部分中包含AC分量的AC输出功率中分离多至1％的DC分量，这是很困难的。即使在供电频率轻微变化时，也会较大地影响滤波器的输出。并网转换设备可以基于其对于独立操作的有效检测功能来偶尔改变它的输出频率。在这样的场合，滤波器的输出包含误差，该误差使得精确地检测仅仅DC分量很困难。
发明内容
针对上述缺点提出了本发明。
本发明的一个目的在于提供一种电路，用于在较短时间段内精确检测在并网转换设备的AC输出功率中包含的少量DC分量。
本发明的另一目的在于提供简单、小尺寸和轻便结构的此种DC分量检测电路。
根据本发明，提供了一种DC分量检测电路，用于检测在并网转换设备的输出功率中包括的DC分量，该DC分量检测电路包括电流检测器，用于输出电流信号或者与转换设备的输出电流成正比的电压信号；分离电路，用于在相应正负半周期内将该电流检测器的检测信号分离成多个信号；积分电路，用于在所述相应正负半周期内对所述分离后的信号进行积分；以及加法电路，用于将所述积分电路在所述相应正负半周期内的积分信号相加。
优选地，所述分离电路包括两个二极管或者两个理想二极管电路，所述两个二极管或者两个理想二极管电路连接到所述电流检测器的一个输出端子，并被定向为使得电流在其中沿相反方向流过。这样布置的分离电路能够使用简单的电路布置，在相应的正负半周期内将与转换设备的输出电流成正比的电压分离成多个电压。积分电路优选包括CR型模拟积分电路。这样布置的积分电路能够使用简单的电路布置，在相应的正负半周期内对所述分离的电压进行积分。
根据本发明，在一个周期的相应正负半周期中，转换设备的AC输出功率被分离成多个电压，在一个周期的相应正负半周期中对所述分离后的多个电压进行积分，以计算电压波形的面积。然后，计算所述计算出的面积间的差值，以提取DC分量。由于在一个周期的相应正负半周期中将转换设备的AC输出功率分离成多个电压，并且根据在相应正负半周期中的电压波形面积间的差值检测DC分量，DC分量检测电路能够容易高精度地检测DC分量。由于通过比较相应正负半周期中的电压波形面积来检测DC分量，所以能够在非常短的时期段内检测DC分量。因为在此之前要求的移除商用AC频率分量是不必要的，所以DC分量检测电路不必具有需要大安装空间且不精确的滤波器电路，由此尺寸较小且轻便。
此外，优选地，DC分量检测电路还包括存储装置，用于保持依赖于电流检测器的温度漂移的所述检测信号的校准信息。基于存储装置存储的校准信息来校准代表DC分量的检测信号。优选地，DC分量检测电路还包括第二电流检测器，该第二电流检测器在结构上与所述电路检测器相同，选择性地连接到或者旁路与所述电路检测器连接到的转换设备的输出线相同的输出线。基于电流检测器的检测信号，检测在转换设备的输出功率中包含的DC分量以及温度漂移的总和，第二电流检测器仅仅获得DC分量，并且电流检测器的检测信号和第二电流检测器的DC分量之间的差值被计算出作为温度漂移校准信息，以校准电流检测器的检测信号。使用这种布置，即使电流检测器的检测信号包含温度漂移分量，检测信号也被校准为正确的检测信号。
根据本发明，还提供了一种DC分量检测系统，用于检测在并网转换设备的输出功率中包含的DC分量，该DC分量检测系统包括并网转换设备；电流检测器，用于输出与所述转换设备的输出电流成正比的电压；DC分量检测电路，用于在相应的正负半周期将电流检测器的检测信号分离成多个信号，在相应的正负半周期对所述分离后的信号进行积分，将积分电路在相应的正负半周期内的积分信号相加，以输出检测信号的DC分量；存储装置，用于存储依赖于电流检测器的温度漂移的所述检测信号的校准信息；以及校准装置，用于基于所述存储装置存储的校准信息来校准DC分量。
根据本发明，还提供了一种DC分量检测电路，用于检测在并网转换设备的输出功率中包含的DC分量，该DC分量检测电路包括，电压检测器，用于直接检测并输出所述转换设备的输出电压；分离电路，用于在相应的正负半周期将所述电流检测器的检测信号分离为多个信号；积分电路，用于在相应的正负半周期对所述分离后的信号进行积分；以及加法电路，用于将积分电路在所述相应的正负半周期内的积分信号相加。
根据本发明，能够在较短时间段内精确检测在并网转换设备的AC输出功率中包含的少量DC分量。DC分量检测电路不需要移除低频率分量的大尺寸滤波电路，由此可以是非常小尺寸和紧凑的结构。即使在电流检测器经受温度漂移时，通过使用校准装置或者不使用电流检测器检测少量DC分量，以使得DC分量检测电路受温度漂移影响很小或者不受温度漂移的影响。
附图说明
图1是包括根据本发明第一实施例的DC分量检测电路的发电系统的方框图；
图2A到2C是示出了根据第一实施例的DC分量检测电路原理的示图，图2A示出了操作的一个周期，图2B是操作的正半周期，而图2C是操作的负半周期；
图3A和3B是示出了谐波元件如何影响DC分量的检测的示图，图3A示出了包含偶谐波的转换设备输出电压，而图3B示出了包含奇谐波的转换设备输出电压；
图4是图1中示出的DC分量检测电路的具体电路布置的电路图；
图5A和5B是示出了图4所示的DC分量检测电路的操作方式的示图；
图6是包括根据本发明第二实施例的DC分量检测电路的DC分量检测系统的方框图；
图7是包括根据本发明第三实施例的DC分量检测电路的DC分量检测系统的方框图；和
图8是图7所示的DC分量检测电路的具体电路布置的电路图。
发明详述
在整个附图中，由相同或者相应的参考符号表示相同或者相应的部分。
图1以框图的形式示意性地示出了包括根据本发明第一实施例的DC分量检测电路的发电系统。该发电系统包括发电设备11，例如太阳能电池组件，燃料电池组件或者产生DC电力的类似组件。所述产生的DC电力由未示出的DC/DC变换器进行升压，然后供应给并网转换设备12。转换设备12检测商用AC供电系统15的电压波形，并控制转换设备12的功率切换元件，以产生其频率和相位与检测电压波形一致的电流波形。转换设备12产生AC电力，该AC电力通过滤波器13和电路断路器14传递到商用AC供电系统15。滤波器13用于移除由转换设备12执行的脉宽调制(PWM)产生的大量谐波分量。滤波器13包括用于防止电磁感应(EMI)噪声引入到商用AC供电系统15中的滤波器电路。
电流检测器(DCCT)17连接到转换设备12的输出。尽管未示出，下面将描述的电流检测器17和DC分量检测电路18与转换设备12的三相中的每一个相关联。电流检测器17将其输出信号施加到DC分量检测电路18。电流检测器17的输出信号还用于控制转换设备12产生的电流，并操作电路断路器14的保护电路。
DC分量检测电路18检测在转换设备12的AC输出电流中包含的DC分量的大小。将从DC分量检测电路18输出的检测DC分量供应给控制器19，该控制器19处理所述检测DC分量。控制器19控制显示单元20来显示在转换设备12的AC输出电流中包含的DC分量的大小。
DC分量检测电路18具有用于在一个周期的正负半周期内将AC电压分离成多个电压的分离器21、22，所述AC电压与电流检测器17检测的转换设备12的输出电流成正比。在正负半周期分离的电压由相应的正负积分器23、24积分，该正负积分器23、24输出代表那些电压的电压波形面积的积分信号。加法器25将代表正半周期中的电压波形面积的积分信号和代表负半周期中的电压波形面积的积分信号互相相加，并将正半周期中的电压波形面积与负半周期中的电压波形面积的差值作为DC分量的大小输出给控制器19。控制器19将DC分量的大小与参考值进行比较，并在显示单元20上将其显示为例如0.5％等等的数字值。
DC分量检测电路18按照这样的原理进行操作，即不含任何DC分量的AC波形具有互相相等的正波形面积和负波形面积。具体地，DC分量检测电路18计算AC电力的一个周期的正波形面积和负波形面积，并且根据正波形面积和负波形面积之间的差值获得在AC电力中包含的DC分量的大小。
图2A到2C是示出了DC分量检测电路18的原理的示图。如上所述，与转换设备12的输出电流成正比的电压V+、V-由分离器21、22分离，这将产生图2B和2C示出的相应电压波形。在相应的正负半周期中分离的电压V+、V-由相应的积分器23、24进行积分，该积分器23、24将产生代表正负半周期中的相应电压波形面积的积分信号D+、D-。加法器25计算积分信号D+、D-之间的差值ΔD(ΔD＝D++D-)，以确定电压波形面积之间的差值，由此获得DC分量的大小ΔD。如果DC分量由IDC表示，周期由T表示，那么DC分量的大小ΔD由下面的等式来计算：
ΔD＝2(IDC×T/2)＝IDC×T
如上所述，DC分量检测电路18按照这样的原理进行操作，即将AC电压波形的一个周期分离成正半周期和负半周期，并计算正负半周期中的电压波形面积之间的差值。原理上，DC分量检测电路18能够测量在AC电力的一个周期中包含的DC分量，如果AC电力具有50Hz的频率，就采用20毫秒来测量这些DC分量，如果AC电力具有60Hz的频率，就采用16.7毫秒来测量这些DC分量。因此，即使转换设备12为了检测一个独立的操作模式而有意改变它的输出频率，DC分量检测电路18也能够稳定地检测DC分量，而不管转换设备12的输出频率中的这种变化。
转换设备12的脉宽调制(PWM)输出电压包含大量谐波分量。失真的AC波形能够被分解成基波、偶谐波和奇谐波。由于基波是对称的，所以正半周期的面积和负半周期的面积互相相等。如图3A所示，偶谐波在基波的一个半周期内具有互相抵消的正半周期面积和负半周期面积。与基波相同，奇谐波是对称的，如图3B所示。在基波的一个周期内，奇谐波具有互相相等的正半周期面积和负半周期面积，因此在那些面积互相相加后，奇谐波被消除。因此，DC分量检测电路18的DC分量检测不会受到在转换设备12的AC输出电流中包含的谐波分量的不利影响。
图4示出了DC分量检测电路18的具体电路布置。电流检测器(DCCT)17具有连接到各个输入端子31、32的输出端子，用于将电流检测器17的输出信号施加到输入端子31、32。DC分量检测电路18包括分离器33、34，该分离器33、34包括分别连接到电流检测器17的一个输出的相应两个二极管D+、D-，以及分别连接到二极管D+、D-的相应缓冲器，其中二极管D+、D-被定向为使得电流在其中沿相反的方向流过。当将正电压施加到输入端子31时，电流流过二极管D+和与其连接的电阻器R1，当负电压施加到输入端子31时，电流流过二极管D-和与其连接的电阻器R2。因此，分离器33、34在相应半波周期中输出与电压V+、V-相对应的电压波形。两个二极管D+、D-可以使用两个理想二极管电路来替换。
分离器33、34之后是相应的模拟积分器35、36，所述积分器35、36分别具有由电阻器R3和电容器C1以及由电阻器R4和电容器C2表示的常数。CR型模拟积分器35、36在相应半波周期中对电压V+、V-进行积分，并在其各自的输出端子产生表示电压V+、V-的波形面积的积分信号D+、D-。
DC分量检测电路18还具有加法电路37、38，该加法电路被提供了积分器35的输出信号以及积分器36的输出信号，积分器35计算正半周期中的电压波形的面积，积分器36计算负半周期中的电压波形的面积。加法器电路37、38相加(抵消)代表正负半周期中的电压波形的面积的信号，并输出这些信号之间的差值，即表示正负半周期中的电压波形的面积之间的差值的信号，以作为输出端子39的DC分量的大小ΔD。加法器电路37、38包括具有两个阶段的时间常数的反相放大器，并对积分器35、36的输出信号进行求平均和相加。加法器电路37包括与作为反馈电路的电容器C4和电阻器R7的并联电路组合在一起的反相放大器加法器电路，而加法器电路38包括与作为反馈电路的电容器C5和电阻器R9的并联电路组合在一起的反相放大器加法器电路。
图5A和5B示出了图4所示的DC分量检测电路18上的模拟结果。图5A示出了转换设备12的AC输出电流的波形，其中从时间t0开始，向AC输出电流中增加1％的阶梯状的DC分量。转换设备12的AC输出电流的波形包含第二和第三谐波(每个各有10％)以及第四和第五谐波(每个各有5％)，以便检查谐波对DC分量检测电路18的操作的影响。
图5B示出了DC分量检测电路18的输出电压的波形。在图5B示出的曲线中，将1％的阶梯状DC分量增加到AC输出电流的开始时间t0大约相当于0.6秒。在开始将1％的阶梯状DC分量增加到AC输出电流之后，DC分量检测电路18的输出电压增加。在0.8到0.9秒后，DC分量检测电路18的输出电压是一个常数。因此，图4示出的DC分量检测电路18能够在0.2到0.3秒内检测到转换设备12的输出电流上的DC分量的增加。
现有的并网标准要求在0.5秒内检测到向AC输出功率增加0.5％的DC分量。可以看出，图4示出的DC分量检测电路18充分地满足这种要求。0.5秒的延时是由模拟积分器的时间常数引起的，并且，如上所述，DC分量检测电路18原理上能够在相当于AC电力的一个周期的时间段内测量DC分量。
DC分量检测电路18包括几个运算放大器，至少两个二极管，电阻性元件和电容性元件。因此，DC分量检测电路18能够安装在一个印刷电路板上，或者能够构建为一个集成电路，因此能够在尺寸上较大地减小并变得紧凑。
由于DC分量检测电路18输出与引入到转换设备12的DC分量相对应的DC电压，所以控制器19能够容易地将DC电压变换成数字信号，并利用CPU对其进行处理。
DC分量检测电路18需要的电流检测器17能够被用作电流传感器，以供在控制转换设备12的切换操作时使用。控制器17还可以用于控制转换设备12。按照这种方式，发电系统在成本上能够减少。
DC分量检测电路18基本上使用电流检测器17的检测信号，并且其偏移可能引起温度漂移。当DC分量检测电路18的电流传感器的零输出基于温度变化(偏移)时，就产生温度漂移。偏移可以偶尔变化超过额定电流的0.5％。如果电流传感电路的电流检测器被设计为相对于10A的额定电流输出5V电压，则当存在2mV/℃的温度漂移时，随着温度升高25度，偏移改变50mV。由于5V输出电压的0.5％是25mV，温度漂移变成将要检测的DC分量(0.5％)的两倍。因此，使用正在经历温度漂移的电流检测器17的检测信号的DC分量检测电路18检测添加到DC分量上的温度漂移，并且由此往往经受DC分量检测中的误差。
下面将描述表示DC分量检测电路18的DC分量的输出信号的校准，该检测电路使用正在经历温度漂移的电流检测器17的检测电流。图6以框图的形式示出了DC分量检测系统，该DC分量检测系统包括校准装置，用于校准根据本发明第二实施例的DC分量检测电路中的温度漂移。
如图6所示，(第一)电流检测器(DCCT)17之后的第二电流检测器(DCCT)17a连接到与第一电流检测器17串联的转换设备12的输出线26。输出线26在第一和第二电流检测器17、17a之间具有一个开关28，第二电流检测器17a由具有开关29的旁路线27旁路。通过选择性地接通或者断开开关28、29，转换设备12的输出电流能够流过和旁路第二电流检测器17a。
由于第一电流检测器17用于控制转换设备12的AC输出电流，并检测在AC输出功率中包含的DC分量，所以第一电流检测器17一直连接到转换设备12。第二电流检测器17a用来校准温度漂移。
第二电流检测器17a在结构上与电流检测器17相同。第二电流检测器17a通过电流检测器17z将依赖于转换设备12的输出电流的检测信号发送到DC分量检测电路18a。DC分量检测电路18a在电路布置上与DC分量检测电路18相同，并基于该检测信号来检测在转换设备12的AC输出电流中包含的DC分量的大小。
当连接到旁路线27的开关29断开并且连接到输出线26的开关28接通时，给第二电流检测器17a提供了与流经电流检测器17的电流相同的电流。这时，DC分量检测电路18、18a单独地在相应正负半周期将检测到的AC电压分离成多个电压，在相应正负半周期内对这些电压进行积分，并在相应正负半周期内将这些积分后的信号相加，以检测和输出相应正负半周期的电压波形面积之间的差值作为DC分量的大小。
这时，电流检测器17、17a的温度漂移包含在它们的检测信号中。具体地，除DC电流分量IDC之外，转换设备12的AC输出电流中包含的DC分量ΔD包括偏移误差，该DC分量ΔD由下面的等式表示：
ΔD＝(IDC+Ioffset)×T其中T是一个时间周期，Ioffset是变换为电流的偏移电压。
根据本实施例，与电流检测器17相同的电流检测器17a连接到与电流检测器17串联的转换设备12的输出，并且通过将在下面描述的过程来检测电流检测器17的偏移(Ioffset)，以校准电流检测器17的检测信号。按照这样的方式，能够精确地检测DC电流分量IDC。
下面将描述校准偏移的过程。当在发电系统连接到商用AC供电系统15之前转换设备12的输出电流为零时，测量DC分量检测电路18的输出信号(DC分量ΔD)。由于转换设备12的输出电流为零，所以不存在DC分量，并且当电流检测器17为冷时可以测量电流检测器17的偏移(Ioffset)。然后将测量的偏移(Ioffset)存储在控制器19的存储器中。
然后，开关29接通来连接旁路线27并且开关28断开，由此将发电系统连接到商用AC供电系统，即，将转换设备12的输出电流供应到商用AC供电系统15。在发电系统连接到商用AC供电系统15后，在电流流经电流检测器17时，周期性地测量DC分量检测电路18的输出信号(DC分量ΔD)，例如以10毫秒的间隔。然后，将在电流检测器17为冷时测量到的电流检测器17的偏移(Ioffset)从周期性测量的输出信号中减去，由此周期性地检测DC电流分量IDC，例如以10毫秒的间隔。在发电系统连接到商用AC供电系统15后的初始阶段期间，电流检测器17的温度为低，并且电流检测器17没有经受温度漂移。
当电流流经电流检测器17一段时间并且电流检测器17的温度升高时，由于偏移，电流检测器17开始经受温度漂移。现在，校准负责温度漂移的偏移。具体地，在开关29接通和开关28断开时执行校准。这时，转换设备12的AC输出电流流经旁路电流检测器17a的旁路线27。
然后，检测DC分量检测电路18a的输出信号，并将其作为偏移Ioffset_a存储在存储器中。由于DC分量检测电路18a的输出信号具有零电流，所以不包含任何DC分量IDC，仅仅能检测到由于温度升高产生的偏移Ioffset_a。
之后，开关28接通，在例如用于使得流经输出线26的电流稳定的一秒钟过去后，开关29断开。转换设备12的AC输出电流现在被切换为流经电流检测器17a。
在过去了5秒后，例如，在转换设备的AC输出电流被切换为流经电流检测器17a后，即当电流检测器17a的输出电流稳定时，再次检测DC分量检测电路18a的输出信号，并且该检测值与在存储器中存储的偏移Ioffset_a之差被认为是当前时刻的DC分量IDC。由于电流检测器17a和电流检测器17彼此串联，所以对于电流检测器17和电流检测器17a而言，DC分量IDC具有相同值。因此，通过从DC分量检测电路18的输出信号中减去DC分量IDC，可以计算此时由电流检测器17的偏移引起的温度漂移。然后将温度漂移的数据存储在存储器中，并将其用作电流检测器17的校准数据。也就是说，通过使用电流检测器17a间接地校准电流检测器17的偏移Ioffset，可以从电流检测器17测量正确的DC分量IDC。
当基于第二电流检测器17a的校准过程结束时，开关29接通，在例如用于使得流经旁路线27的电流稳定的一秒钟过去之后，开关28断开。转换设备12的AC输出电流现在被切换到流经旁路线27，因此，发电系统返回到稳定功率输出模式。在发电系统连续操作后，当温度进一步增加(例如5℃)时，重复上述过程以更新由于电流检测器17的偏移产生的温度漂移的数据。可以按照免于遭受由于偏移Ioffset产生的温度漂移的方式，产生基于电流检测器17的检测信号的DC分量检测电路18的输出信号的DC分量IDC。
在本实施例中，两个相同的电流检测器17、17a都用于一直检测和校准由于偏移变化引起的温度偏移。然而，依赖于单个电流检测器的温度漂移的检测信号的校准信息可以预先获得并且存储在存储器中，并且可以基于在存储器中存储的校准信息，校准电流检测器的检测信号。例如，可以获得依赖于电流检测器的温度的偏移并将其作为表格存储在存储器中，可以检测电流检测器的温度，并且可以从在存储器中存储的表格中读取该偏移的校准信息。按照这种方式，可以容易地计算出精确的DC分量IDC。
图7和8示出了包括根据本发明第三实施例的并网转换设备的DC分量检测电路的DC分量检测系统。根据第三实施例，在不需要经受温度漂移的电流检测器(DCCT)的情况下，直接从转换设备的输出电压中检测DC分量。
基本上，由于作为信号单元的传感器的偏移，作为命令单元的控制器的计算误差以及作为输出单元的功率元件的不对称特性，通过切换转换设备的操作产生转换设备的DC分量。结果是，转换设备的输出电压包含DC分量。
如图7所示，DC分量检测电路(电压检测器)40直接检测转换设备12的输出电压波形。由于没有使用经受温度漂移的电流检测器(DCCT)，所以不存在传感器温度漂移。尽管未示出，电流检测器连接到转换设备12的输出，并且基于电流检测器检测到的电流，控制器19执行电流控制脉宽调制(PWM)控制过程，使得转换设备12产生与商用AC供电系统15的电压波形同相的电流波形。响应于根据电流控制PWM控制过程的控制信号，转换设备12控制其功率切换元件。
包括电压检测器的DC分量检测电路40与转换设备12的三相中的每一个相关联。具体地，DC分量检测电路40包括用于直接检测每相中的输出电压的分压电路(电压检测器)，并且依照与上述相同的方式执行在转换设备12的AC输出功率中包含的DC分量大小的检测过程。控制器19处理DC分量检测电路40的检测信号(DC分量输出ΔD＝IDC×T)，并且控制显示单元(未示出)来显示DC分量的大小。
如同前面的实施例，在DC分量检测电路40进行电压检测(分压)后，在相应正负半周期中将检测到的AC电压分离成多个电压，并且积分所述分离后的电压。将相应正负半周期中的积分信号相加，以根据下面的等式计算在电压波形的面积之间的差值并将其作为DC分量的大小ΔD输出：
ΔD＝IDC×T(参见图2A)
将DC分量的大小ΔD与参考值进行比较。如果DC分量的大小ΔD大于参考值，则确定为表示故障。
图8示出了连接到三相系统的Vu线的DC分量检测电路40的具体电路布置。除了在输入阶段将输入端子连接到分压电路52(电压检测器)之外，分量检测电路40的电路布置类似于根据第一实施例的图4中所示的电路布置。分压电路52的分压被施加到CR型积分电路，该积分电路将转换设备12的输出电压波形(PWM矩形输出电压波形)变换成平滑的正弦波电压。该正弦波电压由非反相放大器53放大，该非反相放大器与作为反馈电路的电容器和电阻器的并联电路组合在一起。然后将放大后的电压分别施加到具有反向连接的各个二极管D+、D-的分离器54、55。分离器54、55在一个周期的正负半周期内将施加的电压分离成多个电压。二极管D+、D-可以由理想二极管电路来替换。
将分离器54、55的输出电压施加到相应的CR型模拟积分器56、57，所述积分器在相应的半波周期中对该电压进行积分以产生代表电压波形的面积的积分信号。然后将积分信号从模拟积分器56、57发送到加法器58，该加法器包括与作为反馈电路的电容器和电阻器的并联电路组合在一起的非反相放大器。加法器58将模拟积分器56、57在正负半周期内的输出信号相加(抵消)，并将代表信号之间差值的信号，即，表示正负半周期中电压波形面积之间差值的信号，作为DC分量的大小ΔD输出给输出端子59。如上所述，DC分量的大小ΔD如下表示：
ΔD＝IDC×T。
如同第一实施例，加法器58可以包括两个级联的放大器。
由于使用转换设备的输出波形的面积，所以由DC分量检测电路40执行的测量过程的原理与根据第一实施例的DC分量检测电路18的原理相同。因此，DC分量检测电路40原理上能够测量在AC电力的一个周期内包含的DC分量。如果AC电力具有50Hz的频率，那么在20毫秒内测量，如果AC电力具有60Hz的频率，那么在16.7毫秒内测量。另外，DC分量检测电路40原理上不会受到频率变化的不利影响。因此，即使当转换设备12为了检测独立操作模式而有意地改变它的输出频率，DC分量检测电路40也能够稳定地检测DC分量，而不管转换设备12的输出频率中的这些变化。此外，即使转换设备12的PWM矩形电压波形包含大量谐波分量，由于这些谐波分量具有实际上对称的波形，在计算波形面积时，它们在正负周期中抵消，并且不会对DC分量的检测产生不利影响。
如同第一实施例，DC分量检测电路40不需要复数滤波器。DC分量检测电路40是简单的电路布置，因为它直接检测转换设备的输出线的AC电压。因为DC分量检测电路40原理上产生DC输出，所以在其CPU上没有过度负载的情况下，控制器19能够简单并且迅速地处理DC分量检测电路40的输出信号。
由于DC分量检测电路40直接检测转换设备的输出线的AC电压，所以它不经历上述的温度漂移的问题。DC分量检测电路40能够在0.5秒内检测到向AC输出功率增加0.5％的DC分量，并且可以在尺寸上减小并做得比较紧凑。
工业实用性
本发明可以应用于在较短时间段内精确地检测在转换设备的AC输出中包含的DC分量的电路和系统。

Claims (7)

1、一种DC分量检测电路，用于检测在并网转换设备的输出功率中包含的DC分量，该DC分量检测电路包括：
电流检测器，用于输出电流信号或者与所述转换设备的输出电流成正比的电压信号；
分离电路，用于在相应正负半周期内将所述电流检测器的检测信号分离成多个信号；
积分电路，用于在所述相应正负半周期内对所述分离后的信号进行积分；以及
加法电路，用于将所述积分电路在所述相应正负半周期内的积分信号相加。
2、根据权利要求1的DC分量检测电路，其中，所述分离电路包括两个二极管或者两个理想二极管电路，该两个二极管或者两个理想二极管电路连接到所述电流检测器的输出端子，并被定向为使得电流在其中沿相反的方向流过。
3、根据权利要求1的DC分量检测电路，其中，所述积分电路包括CR型模拟积分电路。
4、根据权利要求1的DC分量检测电路，还包括：
存储装置，用于保存依赖于所述电流检测器的温度漂移的所述检测信号的校准信息，使得基于该存储装置存储的校准信息来校准表示所述DC分量的所述检测信号。
5、根据权利要求4的DC分量检测电路，还包括：
第二电流检测器，该第二电流检测器在结构上与所述电路检测器相同，选择性地连接或者旁路与所述电流检测器连接到的所述转换设备的输出线相同的输出线，使得基于所述电路检测器的检测信号，检测在所述转换设备的输出功率中包含的所述DC分量和所述温度漂移的总和，所述第二电流检测器仅仅获得DC分量，并且在所述电流检测器的检测信号和所述第二电流检测器的DC分量之间的差值被计算出作为温度漂移校准信息，以校准所述电流检测器的检测信号。
6、一种DC分量检测系统，用于检测在并网转换设备的输出功率中包含的DC分量，该DC分量检测电路包括：
并网转换设备；
电流检测器，用于输出与所述转换设备的输出电流成正比的电压；
DC分量检测电路，用于在相应正负半周期内将所述电流检测器的检测信号分离成多个信号，在所述相应正负半周期内对所述分离后的信号进行积分，并将所述积分电路在所述相应正负半周期内的积分信号相加，以输出所述检测信号的DC分量；
存储装置，用于存储依赖于所述电流检测器的温度漂移的所述检测信号的校准信息；和
校准装置，用于基于所述存储装置存储的校准信息来校准所述DC分量。
7、一种DC分量检测电路，用于检测在并网转换设备的输出功率中包含的DC分量，该DC分量检测电路包括：
电压检测器，用于直接检测并输出所述转换设备的输出电压；
分离电路，用于在相应正负半周期内将所述电流检测器的检测信号分离成多个信号；
积分电路，在所述相应正负半周期内对所述分离后的信号进行积分；和
加法电路，将所述积分电路在所述相应正负半周期内的积分信号相加。
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