專利名稱：低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)及低諧波電源質(zhì)量控制方法，特別是涉 及具有減少諧波功能的低諧波電源質(zhì)量控制方法，以比例方式在連續(xù)輸出時間間隔輸出全 功率驅(qū)動電壓，并在連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率驅(qū)動電壓。
背景技術(shù)：
大部分的電源質(zhì)量控制系統(tǒng)中，多數(shù)都是以非對稱輸出所需要的功率為主，常用 的方法為分配式零位控制與直線式相位控制。這兩種控制方式是以全波為單位或是以半波 為單位來輸出驅(qū)動電壓。請參閱圖1-圖3，以分配式零位控制為例，最高驅(qū)動電壓中斷頻率 的狀態(tài)為當(dāng)驅(qū)動電壓輸出功率為百分之五十時(圖2)，此時中斷頻率為輸出交流電頻率的 二分之一。請參閱圖4-圖6，以直線式相位控制為例，當(dāng)非全功率運轉(zhuǎn)輸出時，輸出驅(qū)動電 壓為每正負半周切相角電壓大小作為電壓輸出大小變化?，F(xiàn)有的方法皆有諧波產(chǎn)生過多的 現(xiàn)象。然而電力調(diào)整裝置輸出的驅(qū)動電壓目前都是以正負半周切相角的方式輸出或隨 著驅(qū)動電壓頻繁的輸出，這種情形在電路中會造成大量的諧波干擾，進而導(dǎo)致設(shè)備損壞。因 此不論對于電子設(shè)備本身的使用壽命或是為了增進設(shè)備的使用效率，這種問題都亟待解 決。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的就是提供低諧波電源質(zhì)量控制方法， 以解決諧波所產(chǎn)生的問題。根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)，包含阻性負載裝置、檢測 裝置以及電力調(diào)整裝置。阻性負載裝置接收驅(qū)動電壓而進行相應(yīng)處理，處理后根據(jù)被檢測 特性產(chǎn)生反饋信號。阻性負載裝置可被檢測的特性中包含溫度、濕度或是壓力。反饋信號 由阻性負載裝置送到檢測裝置后，檢測裝置會將反饋信號分別轉(zhuǎn)換為控制信號?？刂菩盘?由檢測裝置傳送到電力調(diào)整裝置后，由電力調(diào)整裝置計算第一時間間隔內(nèi)所接收的各控制 信號的平均值。依據(jù)該平均值在第二時間間隔內(nèi)輸出對應(yīng)的驅(qū)動電壓。在第二時間間隔內(nèi) 包含連續(xù)輸出時間間隔與連續(xù)不輸出時間間隔，由控制信號的平均值分配連續(xù)輸出時間間 隔與連續(xù)不輸出時間間隔分別所占的比例。在連續(xù)輸出時間間隔中連續(xù)輸出全功率驅(qū)動電 壓，而在連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率驅(qū)動電壓。如此，對整體電力系統(tǒng)僅產(chǎn)生最小 諧波。其中，電力調(diào)整裝置包含觸發(fā)單元、微電腦處理單元、電源單元、輸入信號單元。觸 發(fā)單元用以接收微電腦處理單元輸出的觸發(fā)信號，并依據(jù)觸發(fā)信號輸出多相電壓信號作為 驅(qū)動電壓。電源單元，用以提供電力調(diào)整裝置所需的電源。輸入信號單元，用以接收各控制 信號，并將其分別轉(zhuǎn)換為高低電位百分比的控制信號后，傳送到微電腦處理單元。微電腦處 理單元計算出固定時間內(nèi)高低電位百分比的控制信號的平均值，并根據(jù)平均值產(chǎn)生觸發(fā)信號。觸發(fā)信號分配連續(xù)輸出時間間隔與連續(xù)不輸出時間間隔的比例。在固定時間中的連續(xù) 輸出時間間隔連續(xù)輸出全功率觸發(fā)信號，并在連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率觸發(fā)信號。根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種低諧波電源質(zhì)量控制方法。先利用阻性負載裝置的 被檢測特性產(chǎn)生反饋信號到檢測裝置。檢測裝置接收至少一個反饋信號后，將反饋信號分 別轉(zhuǎn)換為控制信號后輸出到電力調(diào)整裝置。電力調(diào)整裝置在第一時間間隔內(nèi)接收到各控制 信號后，計算出各控制信號的平均值。電力調(diào)整裝置在第二時間間隔內(nèi)依據(jù)各控制信號的 平均值輸出驅(qū)動電壓。第二時間間隔包含連續(xù)輸出時間間隔與連續(xù)不輸出時間間隔，依據(jù) 各控制信號的平均值分配連續(xù)輸出時間間隔與連續(xù)不輸出時間間隔的比例，以在連續(xù)輸出 時間間隔連續(xù)輸出全功率驅(qū)動電壓，并在連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率驅(qū)動電壓。其中，電力調(diào)整裝置包含觸發(fā)單元、微電腦處理單元、電源單元、輸入信號單元。觸 發(fā)單元用以接收微電腦處理單元輸出的觸發(fā)信號，并依據(jù)觸發(fā)信號輸出多相電壓信號作為 驅(qū)動電壓。電源單元，用以提供電力調(diào)整裝置所需的電源。輸入信號單元，用以接收各控制 信號并將其分別轉(zhuǎn)換為高低電位百分比的控制信號后，傳送到微電腦處理單元。微電腦處 理單元計算出固定時間內(nèi)高低電位百分比的控制信號的平均值，并根據(jù)平均值產(chǎn)生觸發(fā)信 號。觸發(fā)信號分配連續(xù)輸出時間間隔與連續(xù)不輸出時間間隔的比例。在固定時間中的連續(xù) 輸出時間間隔連續(xù)輸出全功率觸發(fā)信號，并在連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率觸發(fā)信 號。綜上所述，本發(fā)明的低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)及其方法，有下述優(yōu)點通過以比例方式在連續(xù)輸出時間間隔輸出全功率驅(qū)動電壓，并在連續(xù)不輸出時間 間隔停止輸出全功率驅(qū)動電壓，從而可以減少諧波的產(chǎn)生。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的分配式零位控制的驅(qū)動電壓波形(驅(qū)動電壓10%時)；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的分配式零位控制的驅(qū)動電壓波形(驅(qū)動電壓50%時)；圖3為現(xiàn)有技術(shù)的分配式零位控制的驅(qū)動電壓波形(驅(qū)動電壓90%時)；圖4為現(xiàn)有技術(shù)的直線式相位控制的驅(qū)動電壓波形(驅(qū)動電壓10%時)；圖5為現(xiàn)有技術(shù)的直線式相位控制的驅(qū)動電壓波形(驅(qū)動電壓50%時)；圖6為現(xiàn)有技術(shù)的直線式相位控制的驅(qū)動電壓波形(驅(qū)動電壓90%時)；圖7為本發(fā)明一種實施例的低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)的方框圖；圖8為本發(fā)明一種實施例的低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)的電力調(diào)整裝置的方框圖；圖9為本發(fā)明一種實施例下的驅(qū)動電壓輸出示意圖(驅(qū)動電壓10%，第二時間間 隔為100周期時)；圖10為本發(fā)明一種實施例下的驅(qū)動電壓輸出示意圖(驅(qū)動電壓50%，第二時間間 隔為100周期時)；圖11為本發(fā)明一種實施例下的驅(qū)動電壓輸出示意圖(驅(qū)動電壓90%，第二時間間 隔為100周期時)；圖12為本發(fā)明一種實施例的低諧波電源質(zhì)量控制方法的實施步驟流程圖。主要組件符號說明
201 檢測裝置；202:電力調(diào)整裝置；203:阻性負載；301:電源單元；302 輸入信號單元；303 零相位檢測單元；304 過溫檢測單元；305:微電腦處理單元；306:觸發(fā)單元；以及S10-S40 步驟。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。請參閱圖7，該圖為本發(fā)明一種實施例的低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)的方框圖。該 圖中，低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)包含檢測裝置201、電力調(diào)整裝置202及阻性負載裝置203。 檢測裝置201接收阻性負載裝置203的反饋信號后，輸出控制信號到電力調(diào)整裝置202。電 力調(diào)整裝置202則是依據(jù)控制信號輸出不同功率到阻性負載裝置203。阻性負載裝置203 再傳輸反饋數(shù)據(jù)到檢測裝置201。請參閱圖8，該圖為電力調(diào)整裝置的方框圖。該圖中，電力調(diào)整裝置包含電源單元 301、輸入信號單元302及零相位檢測單元303、過溫檢測單元304、微電腦處理單元305、觸 發(fā)單元306。觸發(fā)單元306包含多組整流器，每組整流器包含兩個反向并聯(lián)的硅控整流器。 微電腦處理單元305分別連接電源單元301、輸入信號單元302、零相位檢測單元303、過溫 檢測單元304、觸發(fā)單元306。電源單元301提供電力調(diào)整裝置所需的電源。輸入信號單元 302可接收電壓或電流的控制信號，其電壓信號為0V-5V，1V-5V，0V-10V，2V-10V，電流信號 為0mA-20mA或4mA-20mA。如控制信號為電流，輸入信號單元302會把電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷?信號后輸出。輸入信號單元302將控制信號轉(zhuǎn)換后，輸出高低電位百分比的控制信號到微 電腦處理單元305，該高低電位百分比的控制信號包含已由電流轉(zhuǎn)換為電壓信號的控制信 號與原本即為電壓信號的控制信號。過溫檢測單元304將測量電力調(diào)整裝置內(nèi)的溫度是否高于默認值，超過默認值時 則送出過溫控制信號到所述微電腦處理單元305，由微電腦處理單元305啟動一風(fēng)扇，該風(fēng) 扇位于低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)的一側(cè)。觸發(fā)單元306接收微電腦處理單元輸出的觸發(fā)信 號，依據(jù)觸發(fā)信號觸發(fā)多組整流器后導(dǎo)通多相電壓信號，并將多相電壓信號輸出為驅(qū)動電 壓。多組整流器中每一組整流器包含兩個反向并聯(lián)的硅控整流器。零相位檢測單元303將 檢測多相電壓信號的零點位置后輸出到微電腦處理單元305。微電腦處理單元305接收到 高低電位百分比的控制信號時，會以一個時間間隔內(nèi)所收到的所有高低電位百分比的控制 信號的平均值為依據(jù)輸出觸發(fā)信號。請參閱圖9-圖11，圖9、10、11為本發(fā)明一種實施例下的驅(qū)動電壓輸出圖，用來說 明在各種不同的驅(qū)動電壓下所形成的波形。圖中，輸出全功率驅(qū)動電壓為全黑波形，停止輸 出全功率驅(qū)動電壓為鏤空波形。以圖9為例，每時間間隔具有100個周期時，當(dāng)功率輸出為10%，可看出只有10個周期有全功率驅(qū)動電壓，其余90個周期為停止輸出全功率驅(qū)動電 壓。以圖10為例，當(dāng)功率輸出為50%，會先出現(xiàn)50個周期全功率驅(qū)動電壓，其余50個周期 為停止輸出全功率驅(qū)動電壓。以圖11為例，當(dāng)功率輸出為90%，會先出現(xiàn)90個周期全功率 驅(qū)動電壓，其余10個周期為停止輸出全功率驅(qū)動電壓。如此，每個單位時間內(nèi)只有一次輸 出全功率驅(qū)動電壓到停止輸出全功率驅(qū)動電壓的改變。至于連續(xù)輸出時間間隔與連續(xù)不輸 出時間間隔的設(shè)定，該控制器具有多組單位時間可選擇。請參閱圖12，該圖為本發(fā)明一種實施例的低諧波電源質(zhì)量控制方法的實施步驟流 程圖。該低諧波電源質(zhì)量控制方法包含下列步驟在步驟SlO中，利用檢測裝置接收至少一個反饋信號，并將各反饋信號分別轉(zhuǎn)換 為控制信號。在步驟S20中，利用電力調(diào)整裝置在第一時間間隔內(nèi)接收各控制信號并計算出各 控制信號的平均值。在步驟S30中，利用電力調(diào)整裝置在第二時間間隔內(nèi)依據(jù)平均值輸出驅(qū)動電壓， 依據(jù)平均值分配連續(xù)輸出時間間隔與連續(xù)不輸出時間間隔的比例，以在連續(xù)輸出時間間隔 連續(xù)輸出全功率驅(qū)動電壓，并在連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率驅(qū)動電壓。在步驟S40中，利用阻性負載裝置接收驅(qū)動電壓，進行相應(yīng)處理，且根據(jù)阻性負載 裝置的被檢測特性產(chǎn)生反饋信號。請參閱表1，該表為以比例方式在連續(xù)輸出時間間隔輸出全功率驅(qū)動電壓，并在連 續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率驅(qū)動電壓的情況下諧波占均方根(Root Mean Square, RMS)與基本波的比例。當(dāng)以百分之三十的驅(qū)動電壓工作時，占均方根百分比的總諧波失真 為2.91%，占基本波百分比的總諧波失真為2.92%。當(dāng)以百分之五十的驅(qū)動電壓工作時， 占均方根百分比的總諧波失真為3. 24%,占基本波百分比的總諧波失真為3.對％。請參閱表2，該表為在分配式零位控制法的情況下諧波占均方根與基本波的比例。 當(dāng)以百分之三十的驅(qū)動電壓工作時，占均方根百分比的總諧波失真為18. 81%,占基本波百 分比的總諧波失真為18. 36%。當(dāng)以百分之五十的驅(qū)動電壓工作時，占均方根百分比的總諧 波失真為18. 74%,占基本波百分比之總諧波失真的18. 37%。由兩個表格的數(shù)據(jù)可以輕易 看出，以比例方式在連續(xù)輸出時間間隔輸出全功率驅(qū)動電壓，并在連續(xù)不輸出時間間隔停 止輸出全功率驅(qū)動電壓的情況下，諧波大量減少，可見實驗與理論相符。表 1
比例方式總諧波失真 (占均方根的百分比) (THD-R total harmonic distortion as% of rms total)總諧波失真 (占基本波的百分比) (THD-F total harmonic distortion as% of fundamental)30%驅(qū)動電壓2. 91%2. 92%50%驅(qū)動電壓3. 24%3. 24%表 權(quán)利要求
1.一種低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，包含檢測裝置，接收至少一個反饋信號，并將各所述反饋信號分別轉(zhuǎn)換為控制信號；電力調(diào)整裝置，與所述檢測裝置相連，接收各所述控制信號，且獲取在第一時間間隔 內(nèi)接收的各所述控制信號的平均值，并在第二時間間隔內(nèi)根據(jù)所述平均值輸出驅(qū)動電壓， 所述第二時間間隔包含連續(xù)輸出時間間隔與連續(xù)不輸出時間間隔，并依據(jù)各所述控制信號 的平均值分配所述連續(xù)輸出時間間隔與所述連續(xù)不輸出時間間隔的比例，以在所述連續(xù)輸 出時間間隔連續(xù)輸出全功率驅(qū)動電壓，在所述連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率驅(qū)動電 壓；以及阻性負載裝置，與所述檢測裝置、所述電力調(diào)整裝置相連，接收所述電力調(diào)整裝置輸出 的所述驅(qū)動電壓而進行相應(yīng)處理，且根據(jù)被檢測特性產(chǎn)生所述反饋信號。
2.如權(quán)利要求1所述的低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制信號的電壓 值為0伏特-5伏特、0伏特-10伏特、1伏特-5伏特或2伏特-10伏特，所述控制信號的電 流值為0毫安-20毫安或4毫安-20毫安。
3.如權(quán)利要求1所述的低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述阻性負載裝置的 被檢測特性為溫度、濕度或壓力。
4.如權(quán)利要求1所述的低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電力調(diào)整裝置中 包含電源單元，提供所述電力調(diào)整裝置所需的電源；輸入信號單元，接收各所述控制信號并分別轉(zhuǎn)換為高低電位百分比的控制信號；微電腦處理單元，與所述電源單元、所述輸入信號單元相連，并計算出各所述高低電位 百分比的控制信號的平均值、接收各所述高低電位百分比的控制信號，并根據(jù)各所述高低 電位百分比的控制信號產(chǎn)生觸發(fā)信號，所述觸發(fā)信號依據(jù)各所述高低電位百分比的控制信 號的平均值分配所述連續(xù)輸出時間間隔與所述連續(xù)不輸出時間間隔的比例，以在所述連續(xù) 輸出時間間隔連續(xù)輸出全功率觸發(fā)信號，并在所述連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率觸 發(fā)信號；以及觸發(fā)單元，與所述微電腦處理單元相連，接收所述觸發(fā)信號并依據(jù)所述觸發(fā)信號輸出 多相電壓信號作為所述驅(qū)動電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述觸發(fā)單元還包含 多組整流器，所述多組整流器對應(yīng)所述多相電壓信號的數(shù)量，在所述多組整流器中，每組包 含兩個反向并聯(lián)的硅控整流器，通過所述觸發(fā)信號觸發(fā)后導(dǎo)通，并輸出所述驅(qū)動電壓。
6.權(quán)利要求4所述的低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電力調(diào)整裝置包含 零相位檢測單元，所述零相位檢測單元與所述微電腦處理單元相連，以檢測所述多相電壓 信號的零點位置。
7.如權(quán)利要求4所述的低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電力調(diào)整裝置還 包含與所述微電腦處理單元相連的過溫檢測單元，所述過溫檢測單元檢測所述電力調(diào)整裝 置的溫度是否高于默認值，超過所述默認值時則輸出過溫控制信號到所述微電腦處理單 元，由所述微電腦處理單元啟動風(fēng)扇，所述風(fēng)扇位于所述低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)的一側(cè)。
8.一種低諧波電源質(zhì)量控制方法，其特征在于，包含下列步驟利用檢測裝置接收至少一個反饋信號，并將各所述反饋信號分別轉(zhuǎn)換為控制信號；利用電力調(diào)整裝置在第一時間間隔內(nèi)接收各所述控制信號，并計算出各所述控制信號 的平均值；利用所述電力調(diào)整裝置在第二時間間隔內(nèi)依據(jù)所述平均值輸出驅(qū)動電壓，所述第二時 間間隔包含連續(xù)輸出時間間隔與連續(xù)不輸出時間間隔，并依據(jù)所述平均值分配所述連續(xù)輸 出時間間隔與所述連續(xù)不輸出時間間隔的比例，以在所述連續(xù)輸出時間間隔連續(xù)輸出全功 率驅(qū)動電壓，并在所述連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率驅(qū)動電壓；以及經(jīng)由阻性負載裝置接收所述驅(qū)動電壓，而進行相應(yīng)處理，且根據(jù)所述阻性負載裝置的 被檢測特性產(chǎn)生所述反饋信號。
9.如權(quán)利要求8所述的低諧波電源質(zhì)量控制方法，其特征在于，所述阻性負載裝置的 被檢測特性為溫度、濕度或壓力。
10.如權(quán)利要求8所述的低諧波電源質(zhì)量控制方法，其特征在于，所述電力調(diào)整裝置中 包含電源單元，提供所述電力調(diào)整裝置所需的電源；輸入信號單元，接收各所述控制信號并分別轉(zhuǎn)換為高低電位百分比的控制信號；微電腦處理單元，與所述電源單元、所述輸入信號單元相連，并計算出各所述高低電位 百分比的控制信號的平均值、接收各所述高低電位百分比的控制信號，并根據(jù)各所述高低 電位百分比的控制信號產(chǎn)生觸發(fā)信號，所述觸發(fā)信號依據(jù)各所述高低電位百分比的控制信 號的平均值分配所述連續(xù)輸出時間間隔與所述連續(xù)不輸出時間間隔的比例，以在所述連續(xù) 輸出時間間隔連續(xù)輸出全功率觸發(fā)信號，并在所述連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率觸 發(fā)信號；以及觸發(fā)單元，與所述微電腦處理單元相連，接收所述觸發(fā)信號并依據(jù)所述觸發(fā)信號輸出 多相電壓信號作為所述驅(qū)動電壓。
11.如權(quán)利要求10所述的低諧波電源質(zhì)量控制方法，其特征在于，所述觸發(fā)單元還包 含多組整流器，所述多組整流器對應(yīng)所述多相電壓信號的數(shù)量，在所述多組整流器中，每組 包含兩個反向并聯(lián)的硅控整流器，通過所述觸發(fā)信號觸發(fā)后導(dǎo)通，并輸出所述驅(qū)動電壓。
12.如權(quán)利要求10所述的低諧波電源質(zhì)量控制方法，其特征在于，所述電力調(diào)整裝置 包含零相位檢測單元，所述零相位檢測單元與所述微電腦處理單元相連，以檢測所述多相 電壓信號的零點位置。
13.如權(quán)利要求10所述的低諧波電源質(zhì)量控制方法，其特征在于，所述低諧波電源質(zhì) 量控制系統(tǒng)的一側(cè)設(shè)有風(fēng)扇；所述電力調(diào)整裝置還包含與所述微電腦處理單元相連的過 溫檢測單元，所述過溫檢測單元檢測所述電力調(diào)整裝置的溫度是否高于默認值，超過所述 默認值時則輸出過溫控制信號到所述微電腦處理單元，由所述微電腦處理單元啟動所述風(fēng) 扇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)及其方法。該低諧波電源質(zhì)量控制系統(tǒng)包含檢測裝置、電力調(diào)整裝置、阻性負載裝置。檢測裝置接收來自于阻性負載裝置的反饋信號。檢測裝置輸出的控制信號可以用電壓或電流為信號。電力調(diào)整裝置接收到所述控制信號后，以比例方式輸出驅(qū)動電壓。所述比例方式為在連續(xù)輸出時間間隔輸出全功率驅(qū)動電壓，并在連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率驅(qū)動電壓。阻性負載裝置接收驅(qū)動電壓后，輸出反饋信號到檢測裝置。以比例方式在連續(xù)輸出時間間隔輸出全功率驅(qū)動電壓，并在連續(xù)不輸出時間間隔停止輸出全功率驅(qū)動電壓，將能夠有效的減少產(chǎn)生電力的諧波。
文檔編號H02J3/01GK102148504SQ20101012427
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者林進益 申請人:林進益