单相交流电源的电压异常检测方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种单相交流电源的电压异常检测方法 以及一种单相交流电源的电压异常检测装置。
【背景技术】
[0002] 在单相交流电源输入系统例如家用空调中，来自电网的单相交流电源通常先经过 不可控全桥整流电路，再经过功率因数校正电路，然后输出直流电并接至大容量电解电容， 最后提供给负载。其中，功率因数校正电路一般采用典型的Boost型功率因数校正电路，负 载包括内部开关电源、压缩机和风机等。
[0003] 当电网电压发生异常时，系统可能会发生故障停机，甚至系统硬件会损坏。在相关 技术中，通常是根据电压有效值来判断电网电压是否发生异常，但是相关技术中异常判断 的响应过于滞后，滞后时间在几百毫秒级别以上，无法及时保护系统，因此，相关技术需要 进行改进。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种能够快速侦测出电网电压异常的单相交流电源的电压异常检测方 法。
[0005] 本发明的另一个目的在于提出一种单相交流电源的电压异常检测装置。
[0006] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种单相交流电源的电压异常检测 方法，所述单相交流电源经过整流电路整流后输入到功率因素校正PFC电路，所述电压异 常检测方法包括以下步骤：检测输入电压以获取输入电压瞬时值，并根据所述输入电压瞬 时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位；根据所述输入电压平均值计算输入电压峰 值，并根据所述输入电压峰值和所述输入电压相位计算输入电压估计值；计算所述输入电 压估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据所述电压误差计算所述输入电压 估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压标准差；根据所述电压误差、所述电压标准差和 所述输入电压瞬时值分别判断所述单相交流电源是否出现电压异常。
[0007] 根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测方法，检测输入电压以获取输 入电压瞬时值，并根据输入电压瞬时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位，然后，根 据输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据输入电压峰值和输入电压相位计算输入电压 估计值，计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据电压误差计算输 入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差，最后根据电压误差、电压标准差和输 入电压瞬时值分别判断单相交流电源是否出现电压异常，从而能够快速准确地侦测出电网 电压异常。
[0008] 根据本发明的一些实施例，通过检测输入到所述整流电路的电压以获取输入电压 瞬时值时，对获取的输入电压瞬时值进行锁相环处理以获取所述输入电压相位。或者，通过 检测输入到所述PFC电路的电压以获取输入电压瞬时值时，对获取的输入电压瞬时值的平 方进行锁相环处理以获取所述输入电压相位。
[0009] 其中，所述锁相环的带宽远低于所述输入电压的频率，所述输入电压的检测频率 远高于所述输入电压的频率。
[0010] 根据本发明的一些实施例，通过低通滤波器对所述输入电压瞬时值进行计算以获 取所述输入电压平均值，其中，所述低通滤波器的截止频率远低于所述输入电压的频率。
[0011] 根据本发明的一些实施例，可根据以下公式计算所述输入电压估计值：
[0012] Vest=VpeakX|sin(Theta_est)
[0013] 其中，Vest为所述输入电压估计值，Vpeak为所述输入电压峰值，且Vpeak= VavgXn/2,Vavg为所述输入电压平均值，Theta_est为所述输入电压相位。
[0014] 根据本发明的一些实施例，可根据以下公式计算所述电压标准差：
[0015]
[0016] 其中，Vstd为所述电压标准差，N为大于1的整数，Verr为所述电压误差。
[0017] 根据本发明的一些实施例，根据所述电压误差、所述电压标准差和所述输入电压 瞬时值分别判断所述单相交流电源是否出现电压异常，具体包括：当所述输入电压瞬时值 小于第一电压阈值且持续时间达到第一预设时间时，判断所述单相交流电源处于电压短时 中断状态；当所述电压误差大于第二电压阈值时，判断所述单相交流电源处于电压跌落状 态；当所述电压误差小于所述第二电压阈值时，判断所述单相交流电源处于电压骤升状态； 当所述电压标准差大于第三电压阈值时，判断所述单相交流电源处于电压谐波失真状态。
[0018] 为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种单相交流电源的电压异常检 测装置，所述单相交流电源经过整流电路整流后输入到功率因素校正PFC电路，所述电压 异常检测装置包括：输入电压检测单元，用于检测输入电压以获取输入电压瞬时值；低通 滤波器，用于对所述输入电压瞬时值进行计算以获取所述输入电压平均值；锁相环处理单 元，用于根据所述输入电压瞬时值获取输入电压相位；估算单元，用于根据所述输入电压平 均值计算输入电压峰值，并根据所述输入电压峰值和所述输入电压相位计算输入电压估计 值；误差计算单元，用于计算所述输入电压估计值与所述输入电压瞬时值之间的电压误差； 标准差计算单元，用于根据所述电压误差计算所述输入电压估计值与所述输入电压瞬时值 之间的电压标准差；判断单元，用于根据所述电压误差、所述电压标准差和所述输入电压瞬 时值分别判断所述单相交流电源是否出现电压异常。
[0019] 根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测装置，检测输入电压以获取输 入电压瞬时值，并根据输入电压瞬时值分别获取输入电压平均值和输入电压相位，然后，根 据输入电压平均值计算输入电压峰值，并根据输入电压峰值和输入电压相位计算输入电压 估计值，计算输入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压误差，并根据电压误差计算输 入电压估计值与输入电压瞬时值之间的电压标准差，最后根据电压误差、电压标准差和输 入电压瞬时值分别判断单相交流电源是否出现电压异常，从而能够快速准确地侦测出电网 电压异常。
[0020] 根据本发明的一些实施例，当所述输入电压检测单元通过检测输入到所述PFC电 路的电压以获取输入电压瞬时值时，所述锁相环处理单元对获取的输入电压瞬时值的平方 进行锁相环处理以获取所述输入电压相位；或者，当所述输入电压检测单元通过检测输入 到所述整流电路的电压以获取输入电压瞬时值时，所述锁相环处理单元对获取的输入电压 瞬时值进行锁相环处理以获取所述输入电压相位。
[0021] 其中，所述锁相环的带宽远低于所述输入电压的频率，所述输入电压的检测频率 远高于所述输入电压的频率，所述低通滤波器的截止频率远低于所述输入电压的频率。
[0022] 根据本发明的一些实施例，所述估算单元可根据以下公式计算所述输入电压估计 值：
[0023] Vest=VpeakX|sin(Theta_est)
[0024] 其中，Vest为所述输入电压估计值，Vpeak为所述输入电压峰值，且Vpeak= VavgXn/2,Vavg为所述输入电压平均值，Theta_est为所述输入电压相位。
[0025] 根据本发明的一些实施例，所述标准差计算单元可根据以下公式计算所述电压标 准差：
[0026]
[0027] 其中，Vstd为所述电压标准差，N为大于1的整数，Verr为所述电压误差。
[0028] 根据本发明的一些实施例，当所述输入电压瞬时值小于第一电压阈值且持续时间 达到第一预设时间时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于电压短时中断状态；当所 述电压误差大于第二电压阈值时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于电压跌落状 态；当所述电压误差小于所述第二电压阈值时，所述判断单元判断所述单相交流电源处于 电压骤升状态；当所述电压标准差大于第三电压阈值时，所述判断单元判断所述单相交流 电源处于电压谐波失真状态。
【附图说明】
[0029] 图1是根据本发明实施例的单相交流电源的电压异常检测方法的流程图；
[0030] 图2是根据本发明一个实施例的输入电压检测的示意图；
[0031] 图3是根据本发明另一个实施例的输入电压检测的示意图；以及
[0032] 图4是根据本发明实施例的单相交流