CN110927614A - 一种单相四象限整流器网压中断检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单相四象限整流器网压中断检测方法，属于交流供电电源中断检测方法领域，该方法包括以下步骤：当单相四象限整流器开始正常工作后，采样单元采集四象限整流器输入电流；将采样单元采集到的输入电流传输给信号处理单元；信号处理单元通过采样电流零值附近法判断单相四象限整流器是否产生网压中断，该方法可以快速的检测网压是否发生中断，当网压发生中断时可以快速采取保护措施，防止对机车变流器等电气设备造成损坏，该方法只需对四象限输入电流进行采样，硬件电路结构简单；只对判是否为零值，原理简单，可靠性高。

Description

一种单相四象限整流器网压中断检测方法

技术领域

本发明涉及交流供电电源中断检测方法尤其涉及一种单相四象限整流器网压中断检测方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，并网变流产品的应用越来越广。并网产品供电电源要么是频率、幅值恒定的交流电，要么是幅值恒定的直流电。对并网类变流产品来说，其供电的电源稳定性时刻影响着并网变流器可靠性。

在铁路机车与动车上单相四象限整流器是一个脉宽调制变流器，它的电源是频率50Hz、幅值25kV恒定的交流电，它的输出往往是幅值可调的直流电压。其工作原理是通过脉冲宽度控制，调节输出直流电压的幅值和四象限输入电流相位，使输入电流的波形尽量与电源电压保持一致，同时保持输出直流电压稳定在目标值。单相四象限整流器在正常工作时需要根据锁定的电网频率和相位调整脉冲保持正常工作。然而，在实际运用中，机车四象限电源是通过受电弓与接触网摩擦受流，受线路条件与机车速度影响，受电弓与接触网可能会发生短暂脱离，极端恶劣情况还会发生受电弓刮弓事故，造成机车四象限整流器电源中断。这种电源中断现象如果不及时检测到并加以保护可能会造成机车电气设备的损坏，影响机车正常运用，造成一定经济损失。

单相四象限整流器常用的网压中断检测方法通常分为过零检测法与斜率检测法。

过零检测法原理是在一个网压周期内捕获一次过零点，如图1所示，硬件调理电路先将正弦波电网电压转化成方波信号，然后通过数字处理器捕获单元捕捉方波的上升沿或下降沿。这样根据两次上升沿或下降沿捕获时的时间差就可以计算出电网电压周期。如果长时检测不到过零点，或检测到的过零点时刻超过了正常电网电压周期一定范围，就可以认为电网电压发生中断，进而采取保护措施。

这种方法的主要缺点是不能及时检测到电网电压中断时刻，需要等待一定的时间才可以认为电网电压发生中断，当确定发生电网中断时再采取保护措施已经延迟较多。

斜率检测法原理如图2所示，斜率检测法是按恒定周期t(t要远小于电网电压周期)进行等间距电网电压数值采样，通过相邻间隔的两次采样计算电网电压值变化斜率k，当计算的电网电压斜率k的绝对值大于设定阀值，即可认为电网电压瞬间跌落至零，发生网压中断现象，从而采取保护措施。

斜率检测法通过检测电网电压变化率来判断电网电压是否发生中断，这种方法主要有两个缺点；首先电网电压是正弦波，其数值本身按照正弦规律不断变化，即电压斜率k本身一直在变化，正常情况下在接近零点时刻，斜率k绝对值已经非常大；其次，同一供电区段电网电压负载较多，电网电压的波形都不是理想的正弦波，都会有谐波叠加进去，网压正常时也会有纹波出现，连续的两次采样很可能会采样到纹波，而纹波电压变化斜率绝对值都比较大。这两点叠加致使这种方法在实际应用过程中容易造成误判。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种单相四象限整流器网压中断检测方法，该方法包括以下步骤：

S1：当单相四象限整流器开始正常工作后，采样单元采集四象限整流器输入电流；

S3：将采样单元采集到的输入电流传输给信号处理单元；

S5:信号处理单元通过采样电流零值附近法判断单相四象限整流器是否产生网压中断。

进一步地，所述采样电流零值附近法具体步骤如下：

S1:定义网压中断判断计数器参数值X的初始值为0，信号处理单元记录输入电流采样值i；

S2:信号处理单元判断电流采样值i是否在零值附近，当电流采样值i不在零值附近，则采样单元继续进行电流采样；当电流采样值i在零值附近，进行步骤S3；

S3：判断计数器参数值X＝X+1，定义m为判断网压是否发生中断的次数阀值，当信号处理单元的判断参数值X>m：则判断为单相四象限整流器网压中断；否则，采样单元继续进行四象限整流器输入电流采集。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种单相四象限整流器网压中断检测方法，可以快速的检测网压是否发生中断，当网压发生中断时可以快速采取保护措施，防止对机车变流器等电气设备造成损坏，该方法只需对四象限输入电流进行采样，硬件电路结构简单；只对判是否为零值，原理简单，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明周期检测法硬件原理图；

图2为本发明斜率检测法原理图；

图3为正常状态下单相四象限输入电流图；

图4为电网中断时输入电流与网压图；

图5为本发明的原理图；

图6为本发明的具体流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

图3为正常状态下单相四象限输入电流图，正常状态下机车四象限输入电流也是呈现正弦波形，图4为电网中断时输入电流与网压图，从图4中可以看出单相四象限整流器实际运行中发生电网电压中断时网压与输入电流波形，电网中断时，单相四象限整流器电源相当于开路，此时四象限输入电流已变为零。因此可以通过检测四象限输入电流来判断是否发生网压中断故障，若四象限输入电流持续为零则可以认为发生网压中断。

图5为本发明的原理图，单相四象限整流器输入电流经过采样单元采样后送入信号处理单元进行运算。信号处理单元可以连续记录几次四象限输入电流，当一段时间内连续几次检测到四象限输入电流都是零，则认为电网电压发生中断，进而采取保护措施。

图6为本发明的具体流程图，一种单相四象限整流器网压中断检测方法，该方法包括以下步骤：

S1：当单相四象限整流器开始正常工作后，采样单元采集四象限整流器输入电流；

S3：将采样单元采集到的输入电流传输给信号处理单元；

S5:信号处理单元通过采样电流零值附近法判断单相四象限整流器是否产生网压中断。

进一步地，所述采样电流零值附近法具体步骤如下：

S1:定义网压中断判断计数器参数值X的初始值为0，信号处理单元记录输入电流采样值i；

S2:信号处理单元判断电流采样值i是否在零值附近，当电流采样值i不在零值附近，则采样单元继续进行电流采样；当电流采样值i在零值附近，进行步骤S3；

S3：判断计数器参数值X＝X+1，定义m为判断网压是否发生中断的次数阀值，当信号处理单元的判断参数值X大于m：则判断为单相四象限整流器网压中断；否则，采样单元继续进行四象限整流器输入电流采集。

进一步地，所述信号处理单元采用DSP处理单元。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种单相四象限整流器网压中断检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：当单相四象限整流器开始正常工作后，采样单元采集四象限整流器输入电流；

S3：将采样单元采集到的输入电流传输给信号处理单元；

S5：信号处理单元通过采样电流零值附近法判断单相四象限整流器是否产生网压中断。

2.根据权利要求1所述的一种单相四象限整流器网压中断检测方法，其特征还在于：所述采样电流零值附近法具体步骤如下：

S1：定义网压中断判断计数器参数值X的初始值为0，信号处理单元记录输入电流采样值i；

S2：信号处理单元判断电流采样值i是否在零值附近，当电流采样值i不在零值附近，则采样单元继续进行电流采样；当电流采样值i在零值附近，进行步骤S3；

S3：判断计数器参数值X＝X+1，定义m为判断网压是否发生中断的次数阀值，当信号处理单元的判断参数值X大于m：则判断为单相四象限整流器网压中断；否则，采样单元继续进行四象限整流器输入电流采集。

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