專利名稱：電壓突升和突降的快速檢測(cè)器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種檢測(cè)電壓突升和突降的裝置及方法。
背景技術(shù)：
在對(duì)電壓突升和突降的補(bǔ)償中的關(guān)鍵因素是快速檢測(cè)到電壓突升和突降事件。遲延檢測(cè)到事件以及遲延補(bǔ)償事件會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停止運(yùn)行或給系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。然而，由于傳統(tǒng)方式依賴于對(duì)電源進(jìn)行均方根估計(jì)或者依賴于對(duì)整流后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波，因此通常需要2至5個(gè)振蕩周期，才能檢測(cè)到電壓突升和突降事件。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述原因，本發(fā)明旨在提供一種簡(jiǎn)單快速地檢測(cè)電壓突升和突降的方法和裝置。
本發(fā)明的電壓突升和突降的檢測(cè)方法包括以下步驟產(chǎn)生與電源電壓信號(hào)同相固定幅度的參考正弦信號(hào)；對(duì)電源電壓信號(hào)和參考正弦信號(hào)進(jìn)行整流；將整流后的電源電壓信號(hào)與整流后的參考正弦信號(hào)進(jìn)行比較得到表示電壓是否突升或突降的檢測(cè)結(jié)果。
在所述比較步驟中，從整流后的電源電壓信號(hào)減去整流后的參考正弦信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。在這種情況下，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果大于0時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果小于0時(shí)，表示電壓突降。實(shí)踐中，往往設(shè)定當(dāng)檢測(cè)結(jié)果大于預(yù)定正值時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果小于預(yù)定負(fù)值時(shí)，表示電壓突降。
在所述比較步驟中，從整流后的參考正弦信號(hào)減去整流后的電源電壓信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。在這種情況下，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果小于0時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果大于0時(shí)，表示電壓突降。或者，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果小于預(yù)定負(fù)值時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果大于預(yù)定正值時(shí)，表示電壓突降。
在所述比較步驟之后還包括對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行低通濾波的步驟。在這種情況下，截止頻率為電源電壓信號(hào)的頻率。
本發(fā)明的電壓突升和突降的檢測(cè)儀包括參考正弦信號(hào)發(fā)生器，用于輸入電源電壓信號(hào)而產(chǎn)生與電源電壓信號(hào)同相固定幅度的參考正弦信號(hào)；第一整流電路，用于輸入電源電壓信號(hào)而對(duì)電源電壓信號(hào)進(jìn)行整流；第二整流電路，連接于參考正弦信號(hào)發(fā)生器，用于輸入?yún)⒖颊倚盘?hào)而對(duì)參考正弦信號(hào)進(jìn)行整流；比較器，連接于第一整流電路和第二整流電路，用于將整流后的電源電壓信號(hào)與整流后的參考正弦信號(hào)進(jìn)行比較，而得到表示電壓是否突升或突降的檢測(cè)結(jié)果。
所述比較器從整流后的電源電壓信號(hào)減去整流后的參考正弦信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。
所述比較器亦可從整流后的參考正弦信號(hào)減去整流后的電源電壓信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。
本發(fā)明的檢測(cè)儀還包括一階低通濾波器，連接于比較器，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行低通濾波。其中，一階低通濾波器的截止頻率為電源電壓信號(hào)的頻率。
本發(fā)明的檢測(cè)方案僅需1/4個(gè)振蕩周期就能檢測(cè)到電壓的突升和突降，從而能夠顯著地提高響應(yīng)速度。并且，本發(fā)明可以使用模擬電路很容易地實(shí)施，并且不必?cái)?shù)字電路，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的成本也得到降低。


圖1示出本發(fā)明的電壓突升和突降檢測(cè)方法的流程圖；圖2示出本發(fā)明的電壓突升和突降檢測(cè)器的電路方框圖；圖3示出本發(fā)明的電壓突升和突降檢測(cè)器的電路圖；圖4示出當(dāng)電源有20％突降時(shí)該檢測(cè)器的跟蹤結(jié)果；圖5示出電源有25％突升時(shí)該檢測(cè)器的跟蹤結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照?qǐng)D1描述本發(fā)明的簡(jiǎn)單快速地檢測(cè)電壓突升和突降的方法。該方法包括以下步驟步驟S1產(chǎn)生與電源電壓信號(hào)v(t)同相固定幅度的參考正弦信號(hào)y(t)；步驟S2對(duì)電源電壓信號(hào)和參考正弦信號(hào)進(jìn)行整流；步驟S3將整流后的電源電壓信號(hào)與整流后的參考正弦信號(hào)進(jìn)行比較得到表示電壓是否突升或突降的檢測(cè)結(jié)果。
在所述比較步驟中，是從整流后的電源電壓信號(hào)減去整流后的參考正弦信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。此時(shí)，可以直接認(rèn)為當(dāng)檢測(cè)結(jié)果ε(t)大于0，即ε(t)＝|v(t)|-|y(t)|＞0時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果ε(t)小于0，即ε(t)＝|v(t)|-|y(t)|＜0時(shí)，表示電壓突降。通常，ε(t)以兩倍于電源頻率甚至更高的頻率迅速地波動(dòng)。由于電力公司一般允許它們提供的電源具有5％的波動(dòng)，因此與之相應(yīng)的，前面所建議的方案還可以改型為當(dāng)檢測(cè)結(jié)果ε(t)大于預(yù)定正值例如ε(t)＞-0.05M時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果ε(t)小于預(yù)定負(fù)值例如ε(t)＜-0.05M時(shí)，表示電壓突降，其中M是正常電源的幅度。
當(dāng)然，在所述比較步驟中，還可以是從整流后的參考正弦信號(hào)減去整流后的電源電壓信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。此時(shí)，可以直接認(rèn)為當(dāng)檢測(cè)結(jié)果ε(t)小于0，即ε(t)＝|y(t)|-|v(t)|＜0時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果ε(t)大于0即ε(t)＝|y(t)|-|v(t)|＞0時(shí)，表示電壓突降。與前面同理，還可以改型為ε(t)＜-0.05M，則表示電壓突升；ε(t)＞-0.05M，則表示電壓突降。
此外，為了具有更平滑的輸出，由截止頻率為電源頻率的簡(jiǎn)單的一階濾波器對(duì)ε(t)進(jìn)行濾波，例如截止頻率為50Hz。
本發(fā)明的電壓突升和突降的檢測(cè)儀包括參考正弦信號(hào)發(fā)生器，用于輸入電源電壓信號(hào)v(t)而產(chǎn)生與電源電壓信號(hào)同相固定幅度的參考正弦信號(hào)y(t)；第一整流電路，用于輸入電源電壓信號(hào)而對(duì)電源電壓信號(hào)進(jìn)行整流；第二整流電路，連接于參考正弦信號(hào)發(fā)生器，用于輸入?yún)⒖颊倚盘?hào)而對(duì)參考正弦信號(hào)進(jìn)行整流；比較器，連接于第一整流電路和第二整流電路，用于將整流后的電源電壓信號(hào)與整流后的參考正弦信號(hào)進(jìn)行比較，而得到表示電壓是否突升或突降的檢測(cè)結(jié)果ε(t)。
其中，所述比較器可以設(shè)置為從整流后的電源電壓信號(hào)減去整流后的參考正弦信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果，也可以設(shè)置為從整流后的參考正弦信號(hào)減去整流后的電源電壓信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。
為了具有更平滑的輸出，本發(fā)明的電壓突升和突降的檢測(cè)儀還包括對(duì)ε(t)進(jìn)行濾波而得到εF(t)的簡(jiǎn)單的一階濾波器，其截止頻率為電源頻率例如50Hz。
其中，參考正弦信號(hào)發(fā)生器可以從市場(chǎng)上購(gòu)得。
參見(jiàn)圖3，其示出由兩塊TL074板構(gòu)成兩個(gè)絕對(duì)值電路(即上述兩個(gè)整流電路)；由一塊TL074板構(gòu)成比較器；由電阻和電容構(gòu)成簡(jiǎn)單的一階濾波器，該一階低通濾波器的截止頻率被設(shè)定為50Hz。
電源電壓信號(hào)Vin與參考正弦信號(hào)Vref分別提供給一個(gè)絕對(duì)值電路，由后者進(jìn)行整流。之后，整流后的電源電壓信號(hào)Vin和整流后的參考正弦信號(hào)Vref提供給比較器進(jìn)行比較。之后，比較器將比較結(jié)果ε(t)提供給一階濾波器進(jìn)行濾波。
將檢測(cè)結(jié)果輸出到示波器中，即得到圖4和圖5所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在圖4和圖5中，信道1表示電源電壓v(t)，由虛線分割的每個(gè)線段表示5V；信道2表示檢測(cè)器的輸出結(jié)果εF(t)，由虛線分割的每個(gè)線段表示1V。假定需要的電源幅度大約為9V。
圖4示出當(dāng)電源有20％突降時(shí)該檢測(cè)器的跟蹤結(jié)果εF(t)。由圖4可見(jiàn)，當(dāng)電源有突降時(shí)該檢測(cè)器的輸出迅速下降到低于-0.45V，并且該事件在1/4個(gè)振蕩周期內(nèi)被檢測(cè)到。
圖5示出電源有25％突升時(shí)該檢測(cè)器的跟蹤結(jié)果εF(t)。由圖5可見(jiàn)，當(dāng)電源有突升時(shí)該檢測(cè)器的輸出迅速上升到高于0.45V，并且該事件在1/4個(gè)振蕩周期內(nèi)被檢測(cè)到。
從圖4和圖5中可以直觀地看到，對(duì)電源中有20％突降和25％突升的變化進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果表明可以在1/4個(gè)振蕩周期內(nèi)迅速地跟蹤到電壓的突升或突降。
綜上，本發(fā)明通過(guò)獲得與電源電壓信號(hào)同相的固定幅度的參考正弦信號(hào)，并將整流后的電源電壓信號(hào)與整流后的參考正弦信號(hào)進(jìn)行比較，可以迅速地揭示出電源是否有電壓的突升或突降，從而更快地進(jìn)行補(bǔ)償，減少對(duì)系統(tǒng)的破壞。本發(fā)明的檢測(cè)方案僅需1/4個(gè)振蕩周期就能檢測(cè)到電壓的突升和突降，從而能夠顯著地提高響應(yīng)速度。并且，本發(fā)明可以使用模擬電路很容易地實(shí)施，并且不必使用數(shù)字電路，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的成本也得到降低。
需要聲明的是，雖然本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明，然而上述具體實(shí)施例卻僅是示意性的，而不能用來(lái)限制本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原理內(nèi)，當(dāng)可作各種修改或變型。本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附的權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電壓突升和突降的檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟產(chǎn)生與電源電壓信號(hào)同相固定幅度的參考正弦信號(hào)；對(duì)電源電壓信號(hào)和參考正弦信號(hào)進(jìn)行整流；將整流后的電源電壓信號(hào)與整流后的參考正弦信號(hào)進(jìn)行比較得到表示電壓是否突升或突降的檢測(cè)結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的電壓突升和突降的檢測(cè)方法，其特征在于，在所述比較步驟中，從整流后的電源電壓信號(hào)減去整流后的參考正弦信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。
3.如權(quán)利要求2所述的電壓突升和突降的檢測(cè)方法，其特征在于，在所述比較步驟中，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果大于0時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果小于0時(shí)，表示電壓突降。
4.如權(quán)利要求2所述的電壓突升和突降的檢測(cè)方法，其特征在于，在所述比較步驟中，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果大于預(yù)定正值時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果小于預(yù)定負(fù)值時(shí)，表示電壓突降。
5.如權(quán)利要求1所述的電壓突升和突降的檢測(cè)方法，其特征在于，在所述比較步驟中，從整流后的參考正弦信號(hào)減去整流后的電源電壓信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。
6.如權(quán)利要求5所述的電壓突升和突降的檢測(cè)方法，其特征在于，在所述比較步驟中，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果小于0時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果大于0時(shí)，表示電壓突降。
7.如權(quán)利要求5所述的電壓突升和突降的檢測(cè)方法，其特征在于，在所述比較步驟中，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果小于預(yù)定負(fù)值時(shí)，表示電壓突升；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果大于預(yù)定正值時(shí)，表示電壓突降。
8.如權(quán)利要求1所述的電壓突升和突降的檢測(cè)方法，其特征在于，在所述比較步驟之后還包括對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行低通濾波的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的電壓突升和突降的檢測(cè)方法，其特征在于，在所述低通濾波的步驟中，截止頻率為電源電壓信號(hào)的頻率。
10.一種電壓突升和突降的檢測(cè)儀，其特征在于包括參考正弦信號(hào)發(fā)生器，用于輸入電源電壓信號(hào)而產(chǎn)生與電源電壓信號(hào)同相固定幅度的參考正弦信號(hào)；第一整流電路，用于輸入電源電壓信號(hào)而對(duì)電源電壓信號(hào)進(jìn)行整流；第二整流電路，連接于參考正弦信號(hào)發(fā)生器，用于輸入?yún)⒖颊倚盘?hào)而對(duì)參考正弦信號(hào)進(jìn)行整流；比較器，連接于第一整流電路和第二整流電路，用于將整流后的電源電壓信號(hào)與整流后的參考正弦信號(hào)進(jìn)行比較，而得到表示電壓是否突升或突降的檢測(cè)結(jié)果。
11.如權(quán)利要求10所述的電壓突升和突降的檢測(cè)儀，其特征在于，所述比較器從整流后的電源電壓信號(hào)減去整流后的參考正弦信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。
12.如權(quán)利要求10所述的電壓突升和突降的檢測(cè)儀，其特征在于，所述比較器從整流后的參考正弦信號(hào)減去整流后的電源電壓信號(hào)得到檢測(cè)結(jié)果。
13.如權(quán)利要求10所述的電壓突升和突降的檢測(cè)儀，其特征在于還包括一階低通濾波器，連接于比較器，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行低通濾波。
14.如權(quán)利要求13所述的電壓突升和突降的檢測(cè)儀，所述一階低通濾波器的截止頻率為電源電壓信號(hào)的頻率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單快速地檢測(cè)電壓突升和突降的方法和裝置。本發(fā)明的電壓突升和突降的檢測(cè)方法包括以下步驟產(chǎn)生與電源電壓信號(hào)同相固定幅度的參考正弦信號(hào)；對(duì)電源電壓信號(hào)和參考正弦信號(hào)進(jìn)行整流；將整流后的電源電壓信號(hào)與整流后的參考正弦信號(hào)進(jìn)行比較得到表示電壓是否突升或突降的檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明的檢測(cè)方案僅需1/4個(gè)振蕩周期就能檢測(cè)到電壓的突升和突降，從而能夠顯著地提高響應(yīng)速度。并且，本發(fā)明可以使用模擬電路很容易地實(shí)施，并且不必?cái)?shù)字電路，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的成本也得到降低。
文檔編號(hào)G01R19/00GK101093232SQ200610093809
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月19日
發(fā)明者曾啟明, 陳偉樂(lè) 申請(qǐng)人:香港理工大學(xué)