CN103134969B - 一种功率因数校正器以及相电压估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率因数校正器以及电力***中的电压估计方法。所述功率因数校正器包括：参数采样电路，用于通过采样获得电力***的各相线上的相电压以及各相线间的线电压，提供给信号处理电路；所述信号处理电路，用于根据采样相电压值和采样线电压值确定采样相电压和采样线电压有效值，并根据所述有效值利用线电压不平衡度计算对应相线上的估计相电压值。本发明提供的方案能够较好地对电力***中的电压进行估计。

Description

一种功率因数校正器以及相电压估计方法

技术领域

本发明涉及电力设备和方法，尤指一种功率因数校正器以及相电压估计方法。

背景技术

对于三相三线制无零线的电力***，由于该***中没有零电位参考点，因此将***中的人工参考点(即，虚拟参考点)作为实际输入电压的采样参考点，如图2所示三个相电压的连接点N。当三个火线电压有效值均衡时，各个火线基于该虚拟参考点的相电压彼此相等，所测得相电压等于实际电压。

然而，当三根线上电压的有效值不均衡时，比如输入电压的幅值不对称或不平衡，或不同相位之间的输入电压谐波不同时，人工参考点会出现浮动，从而与实际的零电位参考点不同，因此根据***中的人工参考点进行电压采样将导致所采样的相电压不同于实际电压。

目前，针对上述问题普遍采用的解决方案是：利用输入三相变压器在次级产生一个零电位参考点，并将该零电位参考点作为***参考点。但是，通常情况下，输入变压器的体积非常大，且其成本不可忽视，因此该解决方案并不理想。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种功率因数校正器以及电力***中的电压估计方法，以便对电力***中的电压进行估计。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种功率因数校正器，包括：

参数采样电路，构造为通过采样获得电力***各个相线上的相电压以及各个相线间的线电压，提供给信号处理电路；

所述信号处理电路，构造为根据采样相电压值和采样线电压值确定出采样相电压和采样线电压有效值，并根据所述有效值利用线电压的不平衡度计算对应相线上的估计相电压值。

所述信号处理电路包括：模数转换单元和计算单元。

其中，所述模数转换单元构造为将所采样的相电压和线电压从模拟信号转换为数字信号，提供给所述计算单元。

其中，所述计算单元构造为根据数字采样相电压值确定每个相线上的采样相电压的有效值，根据数字采样线电压值确定每个采样线电压的有效值，并根据所有相线上的采样相电压的有效值以及所有采样线电压的有效值确定各相线上的估计相电压值。

所述计算单元构造为：根据所有相线上的采样相电压的有效值计算采样相电压有效值的平均值，根据所有采样线电压的有效值计算采样线电压有效值的平均值，并根据采样相电压有效值的平均值、采样线电压有效值的平均值以及任意相线之间的采样线电压的有效值确定对应相线上的估计相电压值。

所述计算单元构造为：根据公式

$V_{a\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3$

确定第一相线上的估计相电压值；和/或根据公式

$V_{b\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3$

确定第二相线上的估计相电压值；和/或根据公式

$V_{c\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3$

确定第三相线上的估计相电压值；

其中，Va_acqui为第一相线上的采样相电压的有效值，Vb_acqui为第二相线上的采样相电压的有效值，Vc_acqui为第三相线上的采样相电压的有效值；Vab_acqui为第一和第二相线之间的采样线电压的有效值，Vbc_acqui为第二和第三相线之间的采样线电压的有效值，Vca_acqui为第一和第三相线之间的采样线电压的有效值。

本发明另一方面，一种电力***中的电压估计方法，包括：

采样步骤，通过采样获得电力***各个相线上的相电压以及各个相线间的线电压；

计算步骤，根据采样相电压值和采样线电压值确定采样相电压和采样线电压有效值，并根据所述有效值利用线电压的不平衡度计算对应相线上的估计相电压值。

所述计算步骤包括：

计算有效值，将所采样的相电压和线电压从模拟信号转换为数字信号，并根据数字采样相电压值确定每个相线上的采样相电压的有效值，根据数字采样线电压值确定每个采样线电压的有效值；

计算估计相电压值，根据各相线上的采样相电压的有效值以及所有采样线电压的有效值确定各相线上的估计相电压值。

所述计算有效相电压值包括：

根据所有相线上的采样相电压的有效值计算采样相电压有效值的平均值，根据所有采样线电压的有效值计算采样线电压有效值的平均值；

根据采样相电压有效值的平均值、采样线电压有效值的平均值以及任意相线之间的采样线电压的有效值确定对应相线上的估计相电压值。

所述计算步骤包括：根据公式

$V_{a\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3$

确定第一相线上的估计相电压值；和/或根据公式

$V_{b\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3$

确定第二相线上的估计相电压值；和/或根据公式

$V_{c\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3$

确定第三相线上的估计相电压值；

其中，Va_acqui为第一相线上的采样相电压的有效值，Vb_acqui为第二相线上的采样相电压的有效值，Vc_acqui为第三相线上的采样相电压的有效值；Vab_acqui为第一和第二相线之间的采样线电压的有效值，Vbc_acqui为第二和第三相线之间的采样线电压的有效值，Vca_acqui为第一和第三相线之间的采样线电压的有效值。

由上可见，本发明实施例提供的功率因数校正器以及电力***中的电压估计方法能够较好地对电压进行估计，从而利用估计出的电压对***进行监测。

下文将以明确易懂的方式通过对实施例的说明并结合附图来对本发明上述方案、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

附图说明

图1为本发明一个实施例中功率因数校正器的结构示意图；

图2为本发明一个实施例中三相三线电力***的示意图，并示出电阻分压采样单元的结构；

图3为本发明一个具体实现中计算单元的处理流程图。

具体地，上述附图中使用的参考符号如下：

图1：参数采样电路101、信号处理电路102。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。需要注意的是，为了便于理解，下面的描述中公开了许多具体的细节。然而，本领域技术人员能够理解，本发明的实现可以不采用这些细节中的一些或全部。公知的技术没有具体描述以避免不必要的混淆。

如前所述，结合附图2，在三线三相电力***中，由于没有零线，所以各条线上的相电压是相对虚拟的参考点N的电压。当各条线的有效值不均衡时，该虚拟参考点会浮动，导致获取的相电压不是实际电压。而本领域技术人员可以了解，相电压是相对参考点的电压，而线电压是两根火线之间的电压。因此，可以准确获得线电压的值，即使出现各线上电压有效值不均衡。

进一步，本发明的发明人发现，线电压的不平衡度与相电压的不平衡度存在近似正比例关系。如图2所示，三线三相电力***中有三根相线，分别记为第一相线A、第二相线B和第三相线C。

其中，第一相线A的相电压不平衡度f_A与第二和第三相线B和C之间的线电压不平衡度f_BC的关系是：

f_A＝2·f_BC。

其他两个相线也具有类似的关系。

而其中V_BC是线B、C之间的线电压，V_avgL是各个线电压的平均值， $V_{\mathrm{avgL}}=\frac{V_{\mathrm{BC}}+V_{\mathrm{AC}}+V_{\mathrm{AB}}}{3}.$

则， $f_A=2\·\frac{V_{\mathrm{BC}}-V_{\mathrm{avgL}}}{V_{\mathrm{avgL}}}.$

进一步，V_A＝V_avgP-f_A·v_AvgP，其中V_A、V_B和V_C分别是该第一、第二和第三相线上的相电压。

上面描述中提及的电压均为获取的电压值的均方根，即有效值。

因此，本发明的解决方案的原理就是利用准确的线电压值修正所获得的相电压值，从而得到非常接近实际电压的相电压值。

由此，本发明实施例提供了一种功率因数校正器(PFC，powerfactorcorrector)以及电力***中的电压估计方法，用于对相电压值进行估计，得到与实际相电压值较为接近的估计相电压值(或称为计算相电压值)。进一步地，即使在相电压的不平衡状况恶化时，该功率因数校正器提供的估计相电压值与实际电压的误差程度与传统技术相比也较低。因此，利用本发明实施例提供的功率因数校正器能够更好地对三相输入电压的不平衡状况进行判断、监测。

在本发明一个实施例中，如图1所示，一种功率因数校正器包括：参数采样电路101、信号处理电路102。其中，所述参数采样电路101用于获取电力***中的采样相电压和/或采样线电压，提供给所述信号处理电路102。

具体地，所述参数采样电路101包括：电阻分压采样单元、运放差分采样单元。在实际应用中，一种电阻分压采样单元的实现如图2所示。图中示出的电阻用于分压，电容用于滤波。运放差分采样单元用于将高电压值转换为低电压值，提供给所述信号处理电路102。

所述信号处理电路102用于根据采样相电压值以及采样线电压值，得到估计相电压值，该电路可采用数字信号处理器(DSP，DigitalSignalProcessor)实现。具体地，所述信号处理电路102包括：模数(A/D)转换单元、计算单元。

根据前面对本发明原理的描述，计算单元可根据如下公式(1)-(3)分别确定相线A、B和C上的估计相电压值。

$V_{a\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3---\left(1\right)$

$V_{b\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3---\left(2\right)$

$V_{c\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3---\left(3\right)$

在上述公式(1)-(3)中，Va_acqui、Vb_acqui、Vc_acqui分别为A、B和C相线上采样相电压的均方根(RMS，rootmeansquare)值(即，有效值)，Vab_acqui、Vbc_acqui、Vca_acqui为相线A和B、相线B和C以及相线A和C之间的采样线电压的均方根值，Va_estim、Vb_estim、Vc_estim分别为相线A、B、C上的估计相电压值。

如前面所指出的，由于不与参考点连接，即使在电压不平衡的情况下，利用上述参数计算三个相线上的相电压值也可以保证其准确性。

在一个具体实现中，计算单元的处理流程如图3所示，包括以下步骤。

步骤301：从模数转换单元读取采样相电压Va_sample、Vb_sample、Vc_sample的A/D转换结果。

步骤302：确定各个相线上的采样相电压Va_sample、Vb_sample、Vc_sample的平方累积和，以及各个相线之间的采样线电压Vab_sample、Vbc_sample、Vca_sample的平方累积和。

其中，

Vab_sample＝Va_sample-Vb_sample，

Vbc_sample＝Vb_sample-Vc_sample，

Vca_sample＝Vc_sample-Va_sample。

本领域技术人员能够认识到，由于各个相线的相电压具有相位，所以上面的计算方式不是简单的数值运算，而是包含了相位角的运算。这是本领域的公知常识，此处不再赘述。

步骤303：判断一个电压采样周期(一般情况下为一个市电周期)是否结束，如果结束则执行步骤304。否则，返回执行步骤301。

步骤304：计算采样相电压有效值(也即均方根值)Va_acqui、Vb_acqui、Vc_acqui，以及采样线电压有效值Vab_acqui、Vbc_acqui、Vca_acqui。

步骤305：计算三个采样相电压有效值的平均值，如前所述，

$V_{\mathrm{avgP}}=\frac{V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}}}{3},$

并计算三个采样线电压有效值的平均值，如前所述，

$V_{\mathrm{avgL}}=\frac{V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ac}\_\mathrm{acqui}}}{3}.$

步骤306：计算相线A、B和C上的估计相电压值V_{a_estim}、V_{b_estim}和V_{c_estim}，

$V_{a\_\mathrm{estim}}=(1-2\·\frac{V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}-V_{\mathrm{avgL}}}{V_{\mathrm{avgL}}})\·V_{\mathrm{avgP}},$

$V_{b\_\mathrm{estim}}=(1-2\·\frac{V_{\mathrm{ac}\_\mathrm{acqui}}-V_{\mathrm{avgL}}}{V_{\mathrm{avgL}}})\·V_{\mathrm{avgP}},$

$V_{c\_\mathrm{estim}}=(1-2\·\frac{V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}-V_{\mathrm{avgL}}}{V_{\mathrm{avgL}}})\·V_{\mathrm{avgP}}$

在本发明另一实施例中，还提供了一种电力***中的电压估计方法，包括：

通过采样获得电力***的各相线的相电压以及各相线间的线电压；

根据采样相电压值和采样线电压值确定采样相电压和采样线电压的有效值，并根据所述有效值利用线电压的不平衡度计算对应相线上的估计相电压值。需要指出，通过采样获得的相电压值和线电压值均为瞬时值。

在一个具体实现中，利用采样相电压值和采样线电压值的有效值计算估计相电压值的方法包括：

将所采样的相电压和线电压从模拟信号转换为数字信号，并根据数字采样相电压值确定每个相线上的采样相电压的有效值，根据数字采样线电压值确定每个采样线电压的有效值；

根据所有相线上的采样相电压的有效值Va_acqui、Vb_acqui、Vc_acqui以及所有采样线电压的有效值Vab_acqui、Vbc_acqui、Vca_acqui确定各个相线上的估计相电压值；

其中，Va_acqui为相线A上的采样相电压的有效值，Vb_acqui为相线B上的采样相电压的有效值，Vc_acqui为相线C上的采样相电压的有效值。

比如，PFC中的计算单元可以根据Va_acqui、Vb_acqui、Vc_acqui、Vab_acqui、Vbc_acqui、Vca_acqui确定相线A上的估计相电压值Va_estim，具体的处理流程可参考图3，此处不再赘述。

当然，PFC中的计算单元也可以根据Va_acqui、Vb_acqui、Vc_acqui、Vab_acqui、Vbc_acqui、Vca_acqui确定相线B上的估计相电压值Vb_estim或者相线C上的估计相电压值Vc_estim。

在一个具体实现中，根据Va_acqui、Vb_acqui、Vc_acqui、Vab_acqui、Vbc_acqui、Vca_acqui确定各相线上的估计相电压值的方法包括：

根据所有相线上的采样相电压的有效值计算采样相电压有效值的平均值VavgP，根据所有采样线电压的有效值计算采样线电压有效值的平均值VavgL(见步骤305)；根据VavgP、VavgL以及任意两个相线之间的采样线电压的有效值确定另一相线上的估计相电压值。

比如，可根据VavgP、VavgL以及Vbc_acqui确定Va_estim，步骤306就提供了一种具体的计算示例。

在又一个具体实现中，利用采样相电压值和采样线电压值的有效值计算估计相电压值的方法包括：根据公式

$V_{a\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3$

确定相线A上的估计相电压值；和/或根据公式

$V_{b\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3$

确定相线B上的估计相电压值；和/或根据公式

$V_{c\_\mathrm{estim}}=(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3-2\·\frac{V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}-(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}{(V_{\mathrm{ab}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{bc}\_\mathrm{acqui}}+V_{\mathrm{ca}\_\mathrm{acqui}})/3}\·(V_{a\_\mathrm{acqui}}+V_{b\_\mathrm{acqui}}+V_{c\_\mathrm{acqui}})/3$

确定相线C上的估计相电压值；

其中，Va_acqui为相线A上的采样相电压的有效值，Vb_acqui为相线B上的采样相电压的有效值，Vc_acqui为相线C上的采样相电压的有效值；Vab_acqui为相线A和B之间的采样线电压的有效值，Vbc_acqui为相线B和C之间的采样线电压的有效值，Vca_acqui为相线C和A之间的采样线电压的有效值。

进一步地，在确定出估计相电压值后，可以根据公式(4)和(5)进行性能评估。

在一个具体示例中，实际相电压的均方根值Va＝175，Vb＝220，Vc＝265。采用本发明实施例提供的功率因数校正器估计出的值为Va_estim＝176.301，error＝1.301；Vb_estim＝218.864，error＝-1.135；Vc_estim＝265.987，error＝0.987。可以看出，当不平衡程度(UnbalanceDegree)≤20％时，误差程度值(ErrorDegree)≤0.7％；甚至当不平衡程度到达50％时，误差程度值也仅为2％。如果采用传统技术，即使在不平衡程度≤20％时，误差程度值也已经＞25％。可见，与传统技术相比，本发明实施例提供的功率因数校正器在对电压值进行估计的性能方面有很大的提升。

$\mathrm{UnbalanceDegree}=|\frac{\mathrm{PhaseVoltA}}{\mathrm{PhaseVolaA}+\mathrm{PhaseVoltB}+\mathrm{PhaseVoltC}}-1|---\left(4\right)$

$\mathrm{ErrorDegree}=|\frac{\mathrm{CalculatedPhaseVoltA}}{\mathrm{Real}\mathrm{PhaseVoltA}}-1|---\left(5\right)$

其中，公式(4)中的PhaseVoltA、PhaseVoltB、PhaseVoltC分别为相线A、B和C上的实际相电压有效值，公式(5)中的RealPhaseVoltA为相线A上的实际相电压有效值，CalculatedPhaseVoltA为相线A上的估计相电压有效值。需要指出，本发明实施例中计算或确定出的估计相电压均为有效值。

在实际应用中，该功率因数校正器可以是：三相三线Vienna-Like功率因数校正器，也可以是其他类型的校正器。需要指出，所有三相三线制电力***都可以采用本发明实施例提供的功率因数校正器以及电压估计方法对三相输入电压的不平衡状况进行监测。当然，其他类型的电力***，比如其他无零线的***也可以采用类似的PFC进行电压值的估计。

上文通过附图和实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，本领域技术人员从中推导出来的其他方案也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种功率因数校正器，其特征在于，包括：

参数采样电路，构造为通过采样获得电力***各个相线上的相电压以及各个相线间的线电压，提供给信号处理电路；

所述信号处理电路，构造为根据采样相电压值和采样线电压值确定采样相电压和采样线电压的有效值，并根据所述采样相电压的有效值和所述采样线电压的有效值利用线电压的不平衡度计算对应相线上的估计相电压值。

2.根据权利要求1所述的功率因数校正器，其特征在于，所述信号处理电路包括：模数转换单元和计算单元；

其中，所述模数转换单元构造为将所采样的相电压和线电压从模拟信号转换为数字信号，提供给所述计算单元；

其中，所述计算单元构造为根据数字采样相电压值确定每个相线上的采样相电压的有效值，根据数字采样线电压值确定每个采样线电压的有效值，并根据所有相线上的采样相电压的有效值以及所有采样线电压的有效值确定各相线上的估计相电压值。

3.根据权利要求2所述的功率因数校正器，其特征在于，所述计算单元构造为：根据所有相线上的采样相电压的有效值计算采样相电压有效值的平均值，根据所有采样线电压的有效值计算采样线电压有效值的平均值，并根据采样相电压有效值的平均值、采样线电压有效值的平均值以及任意相线之间的采样线电压的有效值确定对应相线上的估计相电压值。

4.根据权利要求2所述的功率因数校正器，其特征在于，所述计算单元构造为根据公式

$V_{a\_estim}=(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3-2\·\frac{V_{bc\_acqui}-(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}{(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}\·(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3$

确定第一相线上的估计相电压值；和/或根据公式

$V_{b\_estim}=(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3-2\·\frac{V_{ca\_acqui}-(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}{(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}\·(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3$

确定第二相线上的估计相电压值；和/或根据公式

$V_{c\_estim}=(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3-2\·\frac{V_{ab\_acqui}-(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}{(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}\·(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3$

确定第三相线上的估计相电压值；

其中，Va_acqui为第一相线上的采样相电压的有效值，Vb_acqui为第二相线上的采样相电压的有效值，Vc_acqui为第三相线上的采样相电压的有效值；Vab_acqui为第一和第二相线之间的采样线电压的有效值，Vbc_acqui为第二和第三相线之间的采样线电压的有效值，Vca_acqui为第一和第三相线之间的采样线电压的有效值。

5.一种电力***中的电压估计方法，其特征在于，包括：

采样步骤，通过采样获得电力***各个相线上的相电压以及各个相线间的线电压；

计算步骤，根据采样相电压值和采样线电压值确定采样相电压和采样线电压有效值，并根据采样相电压的有效值和所述采样线电压的有效值利用线电压的不平衡度计算对应相线上的估计相电压值。

6.根据权利要求5所述的电压估计方法，其特征在于，所述计算步骤包括：

计算有效值，将所采样的相电压和线电压从模拟信号转换为数字信号，并根据数字采样相电压值确定每个相线上的采样相电压的有效值，根据数字采样线电压值确定每个采样线电压的有效值；

计算估计相电压值根据各相线上的采样相电压的有效值以及所有采样线电压的有效值确定各相线上的估计相电压值。

7.根据权利要求6所述的电压估计方法，其特征在于，所述计算估计相电压值包括：

根据所有相线上的采样相电压的有效值计算采样相电压有效值的平均值，根据所有采样线电压的有效值计算采样线电压有效值的平均值；

根据采样相电压有效值的平均值、采样线电压有效值的平均值以及任意相线之间的采样线电压的有效值确定对应相线上的估计相电压值。

8.根据权利要求7所述的电压估计方法，其特征在于，所述计算步骤包括：根据公式

$V_{a\_estim}=(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3-2\·\frac{V_{bc\_acqui}-(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}{(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}\·(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3$

确定第一相线上的估计相电压值；和/或根据公式

$V_{b\_estim}=(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3-2\·\frac{V_{ca\_acqui}-(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}{(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}\·(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3$

确定第二相线上的估计相电压值；和/或根据公式

$V_{c\_estim}=(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3-2\·\frac{V_{ab\_acqui}-(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}{(V_{ab\_acqui}+V_{bc\_acqui}+V_{ca\_acqui})/3}\·(V_{a\_acqui}+V_{b\_acqui}+V_{c\_acqui})/3$

确定第三相线上的估计相电压值；

其中，Va_acqui为第一相线上的采样相电压的有效值，Vb_acqui为第二相线上的采样相电压的有效值，Vc_acqui为第三相线上的采样相电压的有效值；Vab_acqui为第一和第二相线之间的采样线电压的有效值，Vbc_acqui为第二和第三相线之间的采样线电压的有效值，Vca_acqui为第一和第三相线之间的采样线电压的有效值。