直流分量的抑制方法及其相关设备与流程

本发明涉及直流分量抑制技术领域，具体涉及一种直流分量的抑制方法及其相关设备。

背景技术：

非隔离型逆变器拓扑结构具有成本低、效率高、体积小等优点，但是存在并网电流的直流分量注入问题，对于单相拓扑来说，问题尤为严重。直流分量的存在容易引发变压器、互感器饱和及变电所接地腐蚀等问题。

在逆变器数字控制系统中，电流传感器采样值的零点漂移是引起并网电流直流分量的主要原因。电流环控制器采用调节器时，可有效滤除前向通道的直流干扰，但无法消除电流反馈通道的直流漂移，进而产生采样误差，导致并网电流存在较大的直流分量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直流分量的抑制方法及其相关设备，以克服目前电流环控制器采用调节器时，无法消除电流反馈通道的直流漂移，进而产生采样误差，导致并网电流存在较大的直流分量的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种直流分量的抑制方法，包括：

检测电流传感器的工作状态；

根据所述电流传感器的工作状态，确定所述电流传感器的修正偏置值；

计算所述修正偏置值和所述电流传感器的初始偏置值之和，作为所述电流传感器的工作偏置值；

根据所述电流传感器的工作偏置值和预先获取的电流初始值，计算所述电流传感器的采样值。

进一步地，以上所述的直流分量的抑制方法，所述工作状态包括工作温度；

所述根据所述电流传感器的工作状态，确定所述电流传感器的修正偏置值，包括：

确定所述工作温度所在的温度区间；

将所述温度区间对应的偏置数值作为所述修正偏置值。

进一步地，以上所述的直流分量的抑制方法，所述方法还包括：

每个工作周期均重新计算一次所述修正偏置值。

进一步地，以上所述的直流分量的抑制方法，所述温度区间对应的温度数值与所述偏置数值成正比关系。

进一步地，以上所述的直流分量的抑制方法，所述工作状态包括工作功率；

所述根据所述电流传感器的工作状态，确定所述电流传感器的修正偏置值，包括：

确定所述工作功率所在的功率区间；

根据所述功率区间对应的修正公式确定所述修正偏置值。

进一步地，以上所述的直流分量的抑制方法，所述功率区间包括所述工作功率是额定功率的1/n的区间；其中，n为正数；

所述功率区间对应的修正公式，包括：q＝(i初-i额/n)×k；

q为所述功率区间对应的修正偏置值，i初为所述电流初始值，i额为所述电流传感器的额定电流值，k为倍率系数。

进一步地，以上所述的直流分量的抑制方法，n的取值包括3。

进一步地，以上所述的直流分量的抑制方法，所述检测电流传感器的工作状态之前，包括：

检测所述电流传感器的偏置值；

若所述偏置值在预设范围外，则输出故障提醒。

本发明还提供了一种直流分量的抑制装置，包括：

检测模块，用于检测电流传感器的工作状态；

确定模块，用于根据所述电流传感器的工作状态，确定所述电流传感器的修正偏置值；

计算模块，用于计算所述修正偏置值和所述电流传感器的初始偏置值之和，作为所述电流传感器的工作偏置值；根据所述电流传感器的工作偏置值和预先获取的电流初始值，计算所述电流传感器的采样值。

本发明还提供了一种直流分量的抑制设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连：

其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；

所述存储器，用于存储所述程序，所述程序至少用于执行以上任一项所述的直流分量的抑制方法。

本发明还提供了一种电流传感器，其特征在于，包括电流检测设备和以上所述的直流分量的抑制设备；

所述电流检测设备和所述直流分量的抑制设备相连。

本发明还提供了一种逆变器系统，包括以上所述的直流分量的抑制设备。

本发明还提供了一种发电系统，包括以上所述的逆变器系统。

本发明的直流分量的抑制方法及其相关设备，方法包括检测电流传感器的工作状态；根据电流传感器的工作状态，确定电流传感器的修正偏置值；计算修正偏置值和电流传感器的初始偏置值之和，作为电流传感器的工作偏置值；根据电流传感器的工作偏置值和预先获取的电流初始值，计算电流传感器的采样值。采用本申请的技术方案，能够根据电流传感器的工作状态确定修正偏置值，无需在硬件上增加直流分量检测电路，可直接在电流初始值的基础上进行修正，有效减小了温度变化、电流变化等问题带来的零点漂移，进而减小采样误差，避免了并网电流存在较大的直流分量的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是本发明直流分量的抑制方法一种实施例提供的流程图；

图2是本发明直流分量的抑制装置一种实施例提供的结构示意图；

图3是本发明直流分量的抑制设备一种实施例提供的结构示意图；

图4是本发明电流传感器一种实施例提供的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明直流分量的抑制方法一种实施例提供的流程图。

如图1所示，本实施例可以包括以下步骤：

s101、检测电流传感器的工作状态。

可以对电流传感器进行检测，以获取电流传感器的工作状态。

例如，可以获取电流传感器的工作温度、工作功率等，本实施例不做限定。

s102、根据电流传感器工作状态，确定电流传感器的修正偏置值。

在一种可选的实施例中，电流传感器的工作状态包括工作温度。本实施例中，可以根据如下步骤确定电流传感器的修正偏置值：

步骤一、确定工作温度所在的温度区间；

步骤二、将温度区间对应的偏置数值作为修正偏置值。

具体的，通常电流采样具体如下：电流传感器→采样调理电路→adc模块(dsp芯片内部)。采样值经dsp芯片内部的adc模块将模拟信号转化为数字信号，便可以交由cpu处理计算。由于逆变器运行功率上升，导致系统整体部分温度上升，必然使放置在其中的电流传感器温度也上升，加之电流传感器对温度较为敏感，温度的变化将导致采样值对比实际值带来持续的误差，并且随着温度的上升，采样值与实际值的误差越来越大，最终导致并网侧电流的直流分量超出标准规定的限值，有可能毁坏后端设备。为降低温度带来的影响，本实施例采用分段式补偿法，可以设置若干个连续的温度区间。例如，设置初始温度t0，[t0，t1)为第一个温度区间，[t1，t2)为第二个温度区间，[t2，t3)为第三个温度区间，[t3，t4)为第四个温度区间，还可以根据实际情况设置第五、第六个温度区间，本实施例不做限定。每个温度区间都可以对应一个偏置数值，温度区间对应的温度数值与偏置数值成正比关系，温度区间对应的温度越高，温度区间对应的偏置数值越大。

需要说明的是，可以在在电流传感器出厂前进行温度试验，将温度变化过程中，偏置数值变化较小的温度值划分为一个温度区间，将该温度区间内所有温度值对应的偏置数值的平均值，作为该温度区间对应的偏置数值。

在一种可选的实施例中，提供了一种温度区间的划分方式，如表1所示。

表1

如表1所示，本实施例中共划分8个温度区间，初始温度t0设置为10℃，温度每增加10℃，偏置数值对应增加10。

在一种可选的实施例中，每个工作周期均重新计算一次修正偏置值。以避免随着温度的上升，在修正偏置值不变的情况下，采样值与实际值的误差越来越大，最终导致并网侧电流的直流分量超出标准规定的限值，而毁坏后端设备的情况发生。

在一种可选的实施例中，工作周期是工频周期，即20ms。

在一种可选的实施例中，工作状态包括工作功率。本实施例中，还可以根据如下步骤确定电流传感器的修正偏置值：

步骤一、确定工作功率所在的功率区间；

步骤二、根据功率区间对应的修正公式确定修正偏置值。

具体的，可以先获取当前的工作功率，进而根据工作功率确定工作功率所在的功率区间。然后，根据功率区间对应的修正公式确定修正偏置值。

在一种可选的实施例中，功率区间包括工作功率是额定功率的1/n的区间；其中，n为正数。

功率区间对应的修正公式，包括：q＝(i初-i额/n)×k；

q为功率区间对应的修正偏置值，i初为电流初始值，i额为电流传感器的额定电流值，k为倍率系数，倍率系数的取值可以根据实际情况进行调试，以通过调试确定最优的倍率系数。

在一种可选的实施方式中，倍率系数的取值范围为1-1.15。

在一种可选的实施方式中，测试了在额定功率33％、66％和100％等几个功率区间，其中，额定功率33％情况下直流分量较大，较难满足，因此此处取n＝3，以i额/3为比较值。即，本实施例在工作功率是额定功率的1/3的功率区间时，才会计算修正偏置值。

s103、计算修正偏置值和电流传感器的初始偏置值之和，作为电流传感器的工作偏置值。

在一种可选的实施例中，初始偏置值是电流传感器固有的偏置值，可以在出厂前通过测试确定。在后期的使用过程中，可通过对交流电流的实际采样值进行处理，来得到更为精确的初始偏置值。

在一种可选的实施例中，工作状态包括工作温度，可以根据表2确定工作偏置值。

表2

其中，i0是初始偏置值。

在一种可选的实施例中，工作状态包括工作功率，可以根据如下公式确定工作偏置值。

q工＝(i初-i额/n)×k+i0

其中，q工是工作偏置值，i0是初始偏置值。

s104、根据电流传感器的工作偏置值和预先获取的电流初始值，计算电流传感器的采样值。

在一种可选的实施例中，得到工作偏置值后，根据电流传感器采集到的电流初始值和工作偏置值，计算电流传感器的采样值即可。

具体地，电流初始值可以是工频周期下，电流传感器采集到的各个检测点的电流值的平均值。

本实施例的直流分量的抑制方法，包括检测电流传感器的工作状态；根据电流传感器的工作状态，确定电流传感器的修正偏置值；计算修正偏置值和电流传感器的初始偏置值之和，作为电流传感器的工作偏置值；根据电流传感器的工作偏置值和预先获取的电流初始值，计算电流传感器的采样值。采用本实施例的技术方案，能够根据电流传感器的工作状态确定修正偏置值，无需在硬件上增加直流分量检测电路，可直接在电流初始值的基础上进行修正，有效减小了温度变化、电流变化等问题带来的零点漂移，进而减小采样误差，避免了并网电流存在较大的直流分量的问题。

在一种可选的实施例中，在以上任一实施例的步骤“检测电流传感器的工作状态”之前，还包括如下步骤：

步骤一：检测电流传感器的偏置值；

步骤二：若偏置值在预设范围外，则输出故障提醒。

具体的，在开始检测电流传感器的工作状态之前，检测电流传感器是否是正常的。可以检测电流传感器的偏置值，如果电流传感器的偏置值在预设的范围内，则表示电流传感器是正常的，可以继续执行后面的步骤。如果电流传感器的偏置值在预设的范围外，则表示电流传感器可能出现了故障，输出故障提醒，以提醒工作人员及时更换。

基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种直流分量的抑制装置，用于实现上述方法实施例。

图2是本发明直流分量的抑制装置一种实施例提供的结构示意图。

如图2所示，本实施例的直流分量的抑制装置，包括：

检测模块11，用于检测电流传感器的工作状态；

确定模块12，用于根据电流传感器的工作状态，确定电流传感器的修正偏置值；

计算模块13，用于计算修正偏置值和电流传感器的初始偏置值之和，作为电流传感器的工作偏置值；根据电流传感器的工作偏置值和预先获取的电流初始值，计算电流传感器的采样值。

本实施例的直流分量的抑制装置，检测模块11检测电流传感器的工作状态；确定模块12根据电流传感器的工作状态，确定电流传感器的修正偏置值；计算模块13计算修正偏置值和电流传感器的初始偏置值之和，作为电流传感器的工作偏置值；根据电流传感器的工作偏置值和预先获取的电流初始值，计算电流传感器的采样值。采用本实施例的技术方案，能够根据电流传感器的工作状态确定修正偏置值，无需在硬件上增加直流分量检测电路，可直接在电流初始值的基础上进行修正，有效减小了温度变化、电流变化等问题带来的零点漂移，进而减小采样误差，避免了并网电流存在较大的直流分量的问题。

在一种可选的实施例中，工作状态包括工作温度；

确定模块12，具体用于确定工作温度所在的温度区间；将温度区间对应的偏置数值作为修正偏置值；温度区间对应的温度越高，温度区间对应的偏置数值越大。

在一种可选的实施例中，计算模块13，还用于每个工作周期均重新计算一次修正偏置值。

在一种可选的实施例中，工作状态包括工作功率；

确定模块12，具体用于确定工作功率所在的功率区间；根据功率区间对应的修正公式确定修正偏置值。

在一种可选的实施例中，功率区间包括工作功率是额定功率的1/n的区间；其中，n为正数；

功率区间对应的修正公式，包括：q＝(i初-i额/n)×k；

q为功率区间对应的修正偏置值，i初为电流初始值，i额为电流传感器的额定电流值，k为倍率系数。

在一种可选的实施例中，n的取值包括3。

在一种可选的实施例中，还包括输出模块；

检测模块11，还用于检测电流传感器的工作状态；

输出模块，用于若偏置值在预设范围外，则输出故障提醒。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种直流分量的抑制设备，用于实现上述方法实施例。

图3是本发明直流分量的抑制设备一种实施例提供的结构示意图。

如图3所示，本实施例的直流分量的抑制设备包括处理器21和存储器22，处理器21与存储器22相连。其中，处理器21用于调用并执行存储器22中存储的程序；存储器22用于存储程序，程序至少用于执行以上实施例中的直流分量的抑制方法。

基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种电流传感器。

图4是本发明电流传感器一种实施例提供的结构示意图。

如图4所示，本实施例的电流传感器，包括电流检测设备31和以上任一实施例的直流分量的抑制设备32；电流检测设备31和直流分量的抑制设备32相连。

基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种逆变器系统，包括以上任一实施例的直流分量的抑制设备。

基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种发电系统，包括以上任一实施例的逆变器系统。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。