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专利名称：三相输入电源缺相检测方法
三相输入电源缺相检测方法
技术领域：
本发明涉及电源检测，尤其是涉及一种三相输入电源缺相检测方法。背景技术：
变频器在工业领域中已经得到广泛应用，变频器在输入三相电源时，电源的稳定性对变频器的工作至关重要，因此输入电源缺相保护功能已经作为变频器的一个最基本的保护功能传统的输入电源缺相检测方法主要包括两类一是采用硬件电路检测，通过采样电路采样三相输入电源信号，经过一系列处理，通过波形比较来判断输入缺相；二是通过硬件降压电路，将采样三相输入电压送入数字信号处理电路(DSP)的AD采样口，通过软件判断三相电压输入缺相。传统采用硬件的缺相检测方法对于低成本、紧凑型小功率变频器而言，会增加电路成本和复杂度，增加电路板PCB体积，进而影响整机结构与体积。

发明内容基于此，有必要提供一种无需增加额外硬件电路的三相电源缺相检测方法。一种三相电源缺相检测方法，用于对变频器的三相输入电源进行缺相检测，包括如下步骤对所述三相电源整流；以变频器的载波频率对整流后得到的母线电压进行采样；根据母线电压在一个波动周期内采样的次数计算母线电压的波头波动频率；如果所述波头波动频率在50赫兹至150赫兹之间，则判定缺相成立。在优选的实施例中，所述计算母线电压的波头波动频率的步骤具体包括判断母线电压波头是否处于波动周期的上升起始段，若是，则从零开始每隔相应个载波周期进行一次计数累加，累加值为与载波周期相应的值。在优选的实施例中，所述判断母线电压波头是否处于波动周期的上升起始段的步骤具体为连续多次判断三个相邻采样的母线电压是否依次递增，若多次判断的结果均为递增，则视为母线电压波头处于波动周期的上升起始段。在优选的实施例中，所述多次判断的次数为2次。在优选的实施例中，所述判断母线电压波头是否处于波动周期的下降段的步骤具体为连续多次判断三个相邻采样的母线电压是否依次递减，若多次判断的结果均为递减， 则视为母线电压波头处于波动周期的下降段。在优选的实施例中，所述多次判断的次数为3次。在优选的实施例中，在每次采样母线电压时，还对采样的母线电压进行低通惯性滤波。在优选的实施例中，所述每隔相应个载波周期进行一次计数累加，累加值为与载波周期相应的值的步骤具体为当载波周期< 2000赫兹时，每个载波周期进行一次计数累加，累加值为1 ；当2000赫兹<载波周期< 6000赫兹时，每隔1个载波周期进行一次计数累加，累加值为2 ；当载波周期> 6000赫兹时，每隔2个载波周期进行一次计数累加，累加值为3 ；判断母线电压波头是否处于波动周期的下降段，并且随后又出现母线电压波头处于波动周期的上升起始段，若是，则停止计数；将所述载波周期与计数值的乘积视为母线电压的波头波动周期，母线电压的波头波动周期的倒数即为母线电压的波头波动频率在优选的实施例中，还包括计算所述母线电压的波动值；所述母线电压的波动值大于变频器功能码所能允许的最大母线电压波动值，且持续时间超过缺相检测时间阈值，则判定缺相故障成立。在优选的实施例中，所述计算母线电压的波动值的步骤具体为每20毫秒分别采样计算母线电压的最大值和最小值，所述母线电压的最大值和最小值之差为母线电压的波动值。上述的缺相检测方法，采用变频器自身的载波频率提供母线电压的采样频率，根据在一个波动周期内采样的次数，确定母线电压的波头波动频率，根据该波动频率即可判断缺相故障。由于该方法完全利用变频器自身的功能，因此不用增加额外的硬件电路，可以避免因增加额外硬件电路而带来的诸多问题。

图1为一实施例的三相电源缺相检测方法流程图；图2为计算母线电压波头波动频率的流程图；图3为三相电压缺相整流得到的母线电压波形图。
具体实施方式如图1所示，为一实施例的三相电源缺相检测方法流程图。该方法用于对变频器的输入电源进行缺相检测，包括如下步骤SllO 对所述三相电源整流。变频器的主要工作原理就是先将三相的工频电压整流为母线电压，然后将母线电压由载波调制成需要的频率和幅值的电压。三相50赫兹工频电压通过全控整流后得到的母线电压为带有6个波头的直流电压，波头的波动频率为300 赫兹左右。S120 以变频器的载波频率对整流后得到的母线电压进行采样。变频器的载波通常都是三角波，载波频率一般远大于母线电压波头的波动频率。变频器还具有载波中断程序，能够每隔一个载波周期执行一次。由于载波频率相对固定，因此利用该载波中断程序可以每隔一个载波周期，即以载波频率对母线电压进行采样。S130:根据母线电压在一个波动周期内采样的次数计算母线电压的波头波动频率。正常的三相电压经过整流后，母线电压的波头波动频率为300赫兹左右，而三相电压缺相后经过整流，母线电压的波头波动频率为100赫兹左右。因此波头的波动频率是判断缺相的条件，有必要进行计算。由于载波频率远大于波头波动频率，因此可以通过计数在一个波动周期内采样的次数，结合载波频率即可获知波动频率。关键是能够通过获得的母线电压的采样值来分析每个波动周期的起始点和终止点。S140 如果所述波头波动频率在50赫兹至150赫兹之间，则判定缺相成立。由前述内容可知，当三相电压缺相时，整流后的母线电压的波头波动频率为100赫兹左右，本实施例判断缺相的波动频率范围设为50赫兹至150赫兹之间。上述实施例的方法，采用变频器自身的载波频率提供母线电压的采样频率，根据在一个波动周期内采样的次数，确定母线电压的波头波动频率，三相电压缺相后整流得到的母线电压波头的波动频率与正常的母线电压波头的波动频率不同，因此根据该波动频率即可判断缺相故障。由于该方法完全利用变频器自身的功能，因此不用增加额外的硬件电路，可以避免因增加额外硬件电路而带来的诸多问题。进一步地，本实施例的方法还可包括步骤S150、S160。S150 计算所述母线电压的波动值。每20毫秒内分别采样计算出在该周期内的母线电压最大值和最小值。进而求出母线电压在20毫秒内波动值。考虑到三相输入电源缺相和三相输入电源正常时其母线电压波动周期大概为3. 3毫秒和10毫秒。那么在20毫秒内一定准确获取母线电压最大值和最小值。母线电压波动值等于母线电压最大值减去母线电压最小值。S160:如果当前母线电压的波动值大于变频器功能码所能允许的最大母线电压波动值，且持续时间超过了缺相检测时间阈值，则判定缺相故障成立。母线电压的波动值必须小于变频器功能码所能允许的最大母线电压波动值，当计算得到的当前母线电压的波动值大于变频器功能码所能允许的最大母线电压波动值，且持续了相当的时间(上述的缺相检测时间阈值)，则极有可能因缺相导致变频器故障，应当关闭变频器。而若母线电压的波动值处于变频器功能码所能允许的最大母线电压波动值以下时，出于避免停机故障带来损失的考虑，可以允许变频器继续运行。本实施例中，如图2所示，步骤S130具体包括S131 判断母线电压波头是否处于波动周期的上升起始段，若是，则从零开始每隔相应个载波周期进行一次计数累加，累加值为与载波周期相应的值，具体为当载波周期< 2000赫兹时，每个载波周期进行一次计数累加，累加值为1 ；当2000赫兹<载波周期 < 6000赫兹时，每隔1个载波周期进行一次计数累加，累加值为2 ；当载波周期> 6000赫兹时，每隔2个载波周期进行一次计数累加，累加值为3。S132:判断母线电压波头是否处于波动周期的下降段，并且随后又出现母线电压波头处于波动周期的上升起始段，若是，则停止计数。S133:将所述载波周期与计数值的乘积视为母线电压的波头波动周期，母线电压的波头波动周期的倒数即为母线电压的波头波动频率。其中，步骤S131具体为连续多次判断三个相邻采样的母线电压是否依次递增， 若多次判断的结果均为递增，则视为母线电压波头处于波动周期的上升起始段。所述多次判断的次数优选为2次。步骤S132中判断母线电压波头是否处于波动周期的下降段的方法具体为连续多次判断三个相邻采样的母线电压是否依次递减，若多次判断的结果均为递减，则视为母线电压波头处于波动周期的下降段。所述多次判断的次数优选为3次。如图3所示，以母线电压上升段开始为频率计算起点，中间经过母线电压下降段， 到下一次母线电压上升段开始为终点，即为母线电压波头波动的一个周期。以载波频率2000赫兹以下为例，本实施例的方法每隔一个载波周期对母线电压进行一次采样，可依次将采样的母线电压值记为Ud。[l]，Ud。[2]，……。并且在每次采样时都判断连续3次采样的母线电压是否是递增，例如Ud。[l] <Udc[2] <Ud。[3]，多次判断后， 如果均满足递增，则说明母线电压波头处于波动周期的上升起始段。此时从零开始计数，每隔一个载波周期，计数值累加1。之后，随着波头到达波动周期的下降段(检测方式同上，只不过是判断母线电压递减而不是递增)，当前波动周期接近尾声，如果检测到另一个上升起始段，则表明下一个波动周期开始，此时计数停止。计数的结果表示经过了多少个载波周期，因此波头的波动周期即为计数的结果与载波周期的乘积。当载波频率为其他值时，处理方式与上述过程类似，只是处理周期的不同。比如， 当载波频率6000赫兹以上时，仍然以载波频率采样，但是判断电压是否递增或递减为每隔两个载波周期，计数累加值也相应的为3。进一步地，在步骤S120中，每次采样母线电压时，还对采样的母线电压进行低通惯性滤波。具体采用下式进行滤波，其中，Ud。为滤波后的母线电压，ud。sample为滤波前的母线电压，Ud。，为前次滤波后的母线电压。
权利要求
1.一种三相电源缺相检测方法，用于对变频器的三相输入电源进行缺相检测，其特征在于，包括如下步骤对所述三相电源整流；以变频器的载波频率对整流后得到的母线电压进行采样；根据母线电压在一个波动周期内采样的次数计算母线电压的波头波动频率；如果所述波头波动频率在50赫兹至150赫兹之间，则判定缺相成立。
2.如权利要求1所述的三相电源缺相检测方法，其特征在于，所述计算母线电压的波头波动频率的步骤具体包括判断母线电压波头是否处于波动周期的上升起始段，若是，则从零开始每隔相应个载波周期进行一次计数累加，累加值为与载波周期相应的值；判断母线电压波头是否处于波动周期的下降段，并且随后又出现母线电压波头处于波动周期的上升起始段，若是，则停止计数；将所述载波周期与计数值的乘积视为母线电压的波头波动周期，母线电压的波头波动周期的倒数即为母线电压的波头波动频率。
3.如权利要求2所述的三相电源缺相检测方法，其特征在于，所述判断母线电压波头是否处于波动周期的上升起始段的步骤具体为连续多次判断三个相邻采样的母线电压是否依次递增，若多次判断的结果均为递增，则视为母线电压波头处于波动周期的上升起始段。
4.如权利要求3所述的三相电源缺相检测方法，其特征在于，所述多次判断的次数为2次。
5.如权利要求2所述的三相电源缺相检测方法，其特征在于，所述判断母线电压波头是否处于波动周期的下降段的步骤具体为连续多次判断三个相邻采样的母线电压是否依次递减，若多次判断的结果均为递减，则视为母线电压波头处于波动周期的下降段。
6.如权利要求5所述的三相电源缺相检测方法，其特征在于，所述多次判断的次数为3次。
7.如权利要求2所述的三相电源缺相检测方法，其特征在于，所述每隔相应个载波周期进行一次计数累加，累加值为与载波周期相应的值的步骤具体为当载波周期< 2000赫兹时，每个载波周期进行一次计数累加，累加值为1 ；当2000赫兹<载波周期< 6000赫兹时，每隔1个载波周期进行一次计数累加，累加值为2 ；当载波周期> 6000赫兹时，每隔2个载波周期进行一次计数累加，累加值为3。
8.如权利要求2所述的三相电源缺相检测方法，其特征在于，在每次采样母线电压时， 还对采样的母线电压进行低通惯性滤波。
9.如权利要求1所述的三相电源缺相检测方法，其特征在于，还包括计算所述母线电压的波动值；所述母线电压的波动值大于变频器功能码所能允许的最大母线电压波动值， 且持续时间超过缺相检测时间阈值，则判定缺相故障成立。
10.如权利要求9所述的三相电源缺相检测方法，其特征在于，所述计算母线电压的波动值的步骤具体为每20毫秒分别采样计算母线电压的最大值和最小值，所述母线电压的最大值和最小值之差为母线电压的波动值。
全文摘要
本发明公开一种三相电源缺相检测方法，用于对变频器的三相输入电源进行缺相检测，包括如下步骤对所述三相电源整流；以变频器的载波频率对整流后得到的母线电压进行采样；根据母线电压在一个波动周期内采样的次数计算母线电压的波头波动频率；如果所述波头波动频率在50赫兹至150赫兹之间，则判定缺相成立。上述的缺相检测方法，采用变频器自身的载波频率提供母线电压的采样频率，完全利用变频器自身的功能，因此不用增加额外的硬件电路，可以避免因增加额外硬件电路而带来的诸多问题。
文档编号G01R29/16GK102323491SQ20111022741
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者张宁, 王国锋, 郑伟, 钟玉涛 申请人:深圳市海浦蒙特科技有限公司