CN207705797U - 一种三相电压锁相系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种三相电压锁相系统，包括电网电压/电流检测模块、PWM控制与保护模块、开关控制模块、直流电压检测模块和直流电压控制电路，所述开关控制模块分别通过三路串联连接的电感、保险丝连接三相交流电的三个电压输出端，开关控制模块的输出端还连接直流电压检测模块，直流电压检测模块还连接直流电压控制模块。本实用新型三相电压锁相系统能避免传统的过零检测法、软件锁相法等出现的问题，使用简单、高效。

Description

一种三相电压锁相系统
技术领域
本实用新型涉及电力技术领域，具体是一种三相电压锁相系统。
背景技术
现在的三相变流器在进行功率因数校正时，要求三相电流与三相电压同相位，由于现代电源采用全数字化控制，为了控制电流相位，需要获得三相电压的相位信息。
常用的相位检测方法有过零检测法、向量检测法、软件锁相法。过零检测法将检测到的正弦电压的过零点作为零相位点并以此为基准计算各时刻的相位值，但该方法存在两方面的局限性：一是当相位发生变化时，过零检测法要等到下一个过零点才能检测出随后各时刻的相位，因此其动态性能往往不能满足快速控制的要求；二是过零点的测量噪声也会对相位检测造成误差，严重时，检测到的相位无法使用。向量检测法通过αβ变换实时计算电压相位，但该方法只适用于三相电压平衡无畸变的场合。在实际使用中，电网电压往往是不平衡或者含有谐波分量的。软锁相环法，该方法适用于电压畸变场合的相位检测，但软锁相环有时会出现动态响应速度慢的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种三相电压锁相系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种三相电压锁相系统，包括电网电压/电流检测模块、PWM控制与保护模块、开关控制模块、直流电压检测模块和直流电压控制电路，所述开关控制模块分别通过三路串联连接的电感、保险丝连接三相交流电的三个电压输出端，开关控制模块的输出端还连接直流电压检测模块，直流电压检测模块还连接直流电压控制模块，直流电压控制模块还分别连接电网电压/电流检测模块和PWM控制与保护模块，PWM控制与保护模块还连接开关控制模块。
作为本实用新型的进一步技术方案：所述电网电压/电流检测模块还连接三相交流电的一个电压输出端。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型三相电压锁相系统能避免传统的过零检测法、软件锁相法等出现的问题，使用简单、高效。
附图说明
图1为本实用新型的整体方框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，一种三相电压锁相系统，包括电网电压/电流检测模块、PWM控制与保护模块、开关控制模块、直流电压检测模块和直流电压控制电路，所述开关控制模块分别通过三路串联连接的电感、保险丝连接三相交流电的三个电压输出端，开关控制模块的输出端还连接直流电压检测模块，直流电压检测模块还连接直流电压控制模块，直流电压控制模块还分别连接电网电压/电流检测模块和PWM控制与保护模块，PWM控制与保护模块还连接开关控制模块。
电网电压/电流检测模块还连接三相交流电的一个电压输出端。
本实用新型的工作原理是：硬件包含：三相电压检测电路、电流检测电路。
电网基波电压可表示为
其中为电网基波电压与变流器的处理器生成的正弦波之间的相位差，得到
u＝A1sin(ω0t)+B1cos(ω0t)
其中
ω0＝2πf0为电网角频率，傅里叶系数A1和B1依赖于与起始时刻有关。
由于全部计算都由处理器根据内部时基ω完成，而ω与电网频率不可能完全相等，会少许差别，因此应修正和为(上标*表示计算值)
式中用代替T0，用和代替A1和B1，重新计算电网基波电压，得
因此，修正后不需要内部再生成正弦信号和电网电压锁相。
下面分别对电网电压无畸变、电网电压有畸变两种工况，证明式(3)正确。
工况一：电网电压无畸变
假设电网电压起始点为基波电压过零点，根据式(2),(3)，有
可见，傅里叶系数和随时间变化，变化频率在于(ω0-ω)，当ω→ω0时，有
式中τ为起始时刻
用和重新计算，得到
其中
D1与D2代入f0＝50Hz，E＝1，处理器内部的频率f＝49.6Hz，得到且与起始时刻无关，当处理器内部的频率f是其他值时，也能得到
工况二：电网电压有畸变
假设电网存在第k次谐波，此时的最大值为
当处理器内部的频率在一定范围时，0.98f0≤f≤1.2f0，远小于因此谐波电压影响可以忽略不计，完全可用计算的电网电压基波代替实际电网电压基波。
在处理器内部每个采样点实时计算一次参考电压值如下
其中
依据参考电压值补偿装置的反馈电流il，再计算出补偿装置的电流参考值i*，就可以达到功率因数校正目的。i*计算如下
由上式计算得到的i*，与电网电压同相位，实现了功率因数校正。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种三相电压锁相系统，包括电网电压/电流检测模块、PWM控制与保护模块、开关控制模块、直流电压检测模块和直流电压控制电路，其特征在于，所述开关控制模块分别通过三路串联连接的电感、保险丝连接三相交流电的三个电压输出端，开关控制模块的输出端还连接直流电压检测模块，直流电压检测模块还连接直流电压控制模块，直流电压控制模块还分别连接电网电压/电流检测模块和PWM控制与保护模块，PWM控制与保护模块还连接开关控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种三相电压锁相系统，其特征在于，所述电网电压/电流检测模块还连接三相交流电的一个电压输出端。
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