本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

太陽能光伏組件將太陽光轉(zhuǎn)換為直流電力。為了將產(chǎn)生的電力輸入電網(wǎng)供用戶使用，需要使用太陽能光伏并網(wǎng)逆變器將光伏組件輸出的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力。并網(wǎng)時(shí)，輸出的交流電相位必須與電網(wǎng)的交流電壓相位同步。

為了達(dá)到該目的，需要檢測(cè)電網(wǎng)交流電壓的過零點(diǎn)，其用于保障交流電相位與電網(wǎng)的交流電壓相位同步，所以電網(wǎng)交流電壓過零點(diǎn)的精確檢測(cè)對(duì)于交流電力并網(wǎng)輸出非常關(guān)鍵。當(dāng)電網(wǎng)交流電壓過零點(diǎn)檢測(cè)錯(cuò)誤時(shí)，逆變器可能將產(chǎn)生的交流電力錯(cuò)誤地注入電網(wǎng)，造成逆變器的損傷。所以電網(wǎng)交流電壓過零點(diǎn)的檢測(cè)精度要求很高，而波形中其他點(diǎn)的檢測(cè)精度要求相對(duì)較低。

現(xiàn)有技術(shù)通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一種是通過模擬電路實(shí)現(xiàn)過零檢測(cè)，另一種是通過軟件鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)。模擬電路實(shí)現(xiàn)過零點(diǎn)檢測(cè)，通常是使用采集并縮小的電網(wǎng)電壓信號(hào)和零電位（或某一電位）用一個(gè)比較器比較，當(dāng)電網(wǎng)電壓大于零電位（或某一電位）時(shí)，比較器輸出高電平，當(dāng)電網(wǎng)電壓小于零電位（或某一電位）時(shí)，比較器輸出低電平。這一方法存在的問題是當(dāng)零電位（或某一電位）稍有波動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)就會(huì)偏移，檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)就會(huì)偏移導(dǎo)致電力電子設(shè)備給定相位出現(xiàn)偏差，精確不高。同時(shí)，溫度變化，元件老化都會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)偏移，零點(diǎn)檢測(cè)出的時(shí)間點(diǎn)不準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置，能夠低成本地解決電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測(cè)精確不高的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測(cè)方法，包括以下步驟：

獲取過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)，并獲取當(dāng)前電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)時(shí)刻之前過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)對(duì)應(yīng)的延時(shí)電壓值；

獲取漂移電壓補(bǔ)償值；

利用所述延時(shí)電壓值和漂移電壓補(bǔ)償值之和獲取調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性；

根據(jù)調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性，對(duì)應(yīng)修正所述漂移電壓補(bǔ)償值，直到電網(wǎng)電壓實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移。

可選的，利用所述延時(shí)電壓值和漂移電壓補(bǔ)償值之和獲取調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性的具體方法包括：將所述延時(shí)電壓值和漂移電壓初始值之和作為比較器的參考電壓，利用比較器對(duì)電網(wǎng)電壓的上下半周期進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲取調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性。

可選的，所述獲取電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性的具體方法包括：對(duì)電網(wǎng)電壓的上半周期和下半周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，判斷兩者是否相等；當(dāng)兩者相等時(shí)，表明電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移，當(dāng)兩者不相等時(shí)，表明電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移。

可選的，所述獲取電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性的具體方法包括：對(duì)若干組電網(wǎng)電壓的上半周期和下半周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，比較同一組中的上半周期、下半周期是否相等；當(dāng)上半周期大于下半周期、或上半周期小于下半周期的組未超過半數(shù)，表述電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移，當(dāng)上半周期大于下半周期、或上半周期小于下半周期的組超過半數(shù)，表述電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移。

可選的，根據(jù)電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性修正所述漂移電壓初始值的具體方法包括：當(dāng)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移，且當(dāng)上半周期大于下半周期，提高漂移電壓補(bǔ)償值；當(dāng)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移，且當(dāng)上半周期小于下半周期，降低漂移電壓補(bǔ)償值。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測(cè)裝置，包括：延時(shí)電壓值獲取單元、漂移電壓補(bǔ)償值獲取修正單元、過零點(diǎn)特性調(diào)節(jié)單元，

延時(shí)電壓值獲取單元，獲取過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)，并獲取當(dāng)前電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)時(shí)刻之前過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)對(duì)應(yīng)的延時(shí)電壓值；

過零點(diǎn)特性調(diào)節(jié)單元，利用所述延時(shí)電壓值和漂移電壓補(bǔ)償值之和獲取調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性；

漂移電壓補(bǔ)償值獲取修正單元，獲取漂移電壓補(bǔ)償值，根據(jù)調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性，對(duì)應(yīng)修正所述漂移電壓補(bǔ)償值，直到電網(wǎng)電壓實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移。

可選的，所述過零點(diǎn)特性調(diào)節(jié)單元包括：加法器、比較器、半周期時(shí)間檢測(cè)單元，所述加法器獲取延時(shí)電壓值和漂移電壓補(bǔ)償值輸出兩者之和，所述比較器的正向輸入端與電網(wǎng)電壓相連，所述比較器的負(fù)向輸入端與加法器的輸出端相連，其中延時(shí)電壓值和漂移電壓初始值之和作為比較器的參考電壓，所述比較器的輸出端與半周期時(shí)間檢測(cè)單元的輸入端相連，所述半周期時(shí)間檢測(cè)單元的輸出端輸出調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性。

可選的，所述半周期時(shí)間檢測(cè)單元對(duì)電網(wǎng)電壓的上半周期和下半周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，判斷兩者是否相等；當(dāng)兩者相等時(shí)，表明電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移，當(dāng)兩者不相等時(shí)，表明電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移。

可選的，所述半周期時(shí)間檢測(cè)單元對(duì)若干組電網(wǎng)電壓的上半周期和下半周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，比較同一組中的上半周期、下半周期是否相等；當(dāng)上半周期大于下半周期、或上半周期小于下半周期的組未超過半數(shù)，表述電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移，當(dāng)上半周期大于下半周期、或上半周期小于下半周期的組超過半數(shù)，表述電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移。

可選的，當(dāng)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移，且當(dāng)上半周期大于下半周期，提高漂移電壓補(bǔ)償值；當(dāng)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移，且當(dāng)上半周期小于下半周期，降低漂移電壓補(bǔ)償值。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：

本發(fā)明通過獲取并修正漂移電壓補(bǔ)償值，進(jìn)而利用漂移電壓補(bǔ)償值調(diào)節(jié)比較器的參考電壓，從而使得調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)不發(fā)生偏移，精確度高，且不需要復(fù)雜的硬件支持，成本較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測(cè)方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測(cè)裝置的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。

本發(fā)明實(shí)施例首先提供了一種電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測(cè)方法，請(qǐng)參考圖1，包括以下步驟：

步驟S101，獲取過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)，并獲取當(dāng)前電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)時(shí)刻之前過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)對(duì)應(yīng)的延時(shí)電壓值；

步驟S102，獲取漂移電壓補(bǔ)償值；

步驟S103，利用所述延時(shí)電壓值和漂移電壓補(bǔ)償值之和獲取調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性；

步驟S104，根據(jù)調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性，對(duì)應(yīng)修正所述漂移電壓補(bǔ)償值，直到電網(wǎng)電壓實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移。

具體的，系統(tǒng)延時(shí)可以通過示波器進(jìn)行檢測(cè)，其中示波器的一個(gè)通道接外部電網(wǎng)，獲取對(duì)應(yīng)的過零信號(hào)，示波器的另一個(gè)通道接系統(tǒng)輸出的過零信號(hào)，進(jìn)行比較，測(cè)得系統(tǒng)延時(shí)Td，同時(shí)也能看到延時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值。

獲取過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)Td后，在當(dāng)前電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)時(shí)刻之前過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)Td對(duì)應(yīng)的位置獲取延時(shí)電壓值Vd，由于電網(wǎng)電壓分為上半周期和下半周期，所述延時(shí)電壓值分別為位于上半周期的第一延時(shí)電壓值和位于下半周期的第二延時(shí)電，所述第一延時(shí)電壓值和第二延時(shí)電壓值的絕對(duì)值相等但符號(hào)相反。由于所述延時(shí)電壓值為當(dāng)前電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)時(shí)刻往前的過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)Td對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)電壓Vd，因此利用所述延時(shí)電壓值Vd能夠更精確地校準(zhǔn)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)。

在本實(shí)施例中，所述延時(shí)電壓值Vd的獲取公式為：

Vd=sin（Td*2*π/（T1+T2））Vm

其中，Td為過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)，Vm是指電網(wǎng)電壓幅值，可以通過硬件AD采樣取得，T1+T2為電網(wǎng)的周期值。

獲取延時(shí)電壓值Vd的同時(shí)，還獲取漂移電壓補(bǔ)償值。上述兩個(gè)步驟不分先后。

由于隨著工作時(shí)間的持續(xù)，現(xiàn)有系統(tǒng)中的器件會(huì)逐漸老化，發(fā)生老化漂移，同時(shí)器件長(zhǎng)時(shí)間的工作，對(duì)應(yīng)的性能會(huì)產(chǎn)生溫漂。溫漂和老化漂移是造成電壓過零點(diǎn)發(fā)生偏移的一個(gè)非常重要的原因。

當(dāng)之前已經(jīng)檢測(cè)獲得過系統(tǒng)的漂移電壓補(bǔ)償值Vref時(shí)，將所述漂移電壓補(bǔ)償值Vref作為初始的漂移電壓補(bǔ)償值用來調(diào)節(jié)所述電網(wǎng)電壓。

當(dāng)之前沒有檢測(cè)獲得過系統(tǒng)的漂移電壓補(bǔ)償值Vref時(shí)，將所述漂移電壓補(bǔ)償值Vref設(shè)為0，后續(xù)通過調(diào)節(jié)所述漂移電壓補(bǔ)償值來調(diào)節(jié)所述電網(wǎng)電壓。

將延時(shí)電壓值和漂移電壓補(bǔ)償值之和作為參考電壓與比較器的負(fù)向輸入端相連，外網(wǎng)的電網(wǎng)電壓與比較器的正向輸入端相連，利用所述比較器的輸出信號(hào)調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓，從而使得電網(wǎng)電壓的上半周期和下半周期趨向相等。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)比較器的輸出來調(diào)節(jié)所述電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性。

所述比較器，具有正向輸入端和負(fù)向輸入端，當(dāng)正向輸入端大于負(fù)向輸入端，輸出高電平，當(dāng)正向輸入端小于負(fù)向輸入端，輸出低電平。當(dāng)輸出端在高電平時(shí)，也就是電網(wǎng)電壓處在正半周，延時(shí)電壓值和漂移電壓補(bǔ)償值之和作為參考電壓與比較器的負(fù)向輸入端相連，設(shè)延時(shí)電壓值Vd，漂移電壓補(bǔ)償值Vref，負(fù)向輸入端對(duì)應(yīng)的電壓為Vd，則在正半周時(shí)Vd= Vref +Vd；當(dāng)輸出端為低電平時(shí)，也就是電網(wǎng)電壓處于負(fù)半周，漂移電壓補(bǔ)償值加負(fù)延時(shí)電壓值作為參考電壓與比較器的負(fù)輸入端相連，也就是在負(fù)半周時(shí)Vd=Vref+（-Vd）。

獲取調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性，對(duì)應(yīng)修正所述漂移電壓補(bǔ)償值，直到電網(wǎng)電壓實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述獲取電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性的具體方法包括：對(duì)電網(wǎng)電壓的上半周期和下半周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，判斷兩者是否相等；當(dāng)兩者相等時(shí)，表明電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移，當(dāng)兩者不相等時(shí)，表明電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述獲取電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性的具體方法包括：對(duì)若干組電網(wǎng)電壓的上半周期和下半周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，比較同一組中的上半周期、下半周期是否相等；當(dāng)上半周期大于下半周期、或上半周期小于下半周期的組未超過半數(shù)，表述電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移，不改變漂移電壓補(bǔ)償值Vref，當(dāng)上半周期大于下半周期、或上半周期小于下半周期的組超過半數(shù)，表述電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移，調(diào)節(jié)相應(yīng)漂移電壓補(bǔ)償值Vref。

當(dāng)獲取根據(jù)電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性修正所述漂移電壓初始值的具體方法包括：當(dāng)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移，且當(dāng)上半周期大于下半周期，提高漂移電壓補(bǔ)償值；當(dāng)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移，且當(dāng)上半周期小于下半周期，降低漂移電壓補(bǔ)償值。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測(cè)裝置，請(qǐng)參考圖2，包括：延時(shí)電壓值獲取單元10、漂移電壓補(bǔ)償值獲取修正單元20、過零點(diǎn)特性調(diào)節(jié)單元30，

延時(shí)電壓值獲取單元10，獲取過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)，并獲取當(dāng)前電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)時(shí)刻之前過零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)延時(shí)對(duì)應(yīng)的延時(shí)電壓值；

漂移電壓補(bǔ)償值獲取修正單元20，獲取漂移電壓補(bǔ)償值，根據(jù)調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性，對(duì)應(yīng)修正所述漂移電壓補(bǔ)償值，直到電網(wǎng)電壓實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移；

過零點(diǎn)特性調(diào)節(jié)單元30，利用所述延時(shí)電壓值和漂移電壓初始值之和調(diào)節(jié)所述電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性。

其中，所述過零點(diǎn)特性調(diào)節(jié)單元30包括：加法器31、比較器32、半周期時(shí)間檢測(cè)單元33，所述加法器31獲取延時(shí)電壓值和漂移電壓補(bǔ)償值輸出兩者之和，所述比較器32的正向輸入端與電網(wǎng)電壓相連，所述比較器32的負(fù)向輸入端與加法器的輸出端相連，其中延時(shí)電壓值和漂移電壓初始值之和作為比較器的參考電壓，所述比較器32的輸出端與半周期時(shí)間檢測(cè)單元33的輸入端相連，所述半周期時(shí)間檢測(cè)單元33的輸出端與漂移電壓補(bǔ)償值獲取修正單元20相連，為漂移電壓補(bǔ)償值獲取修正單元20提供調(diào)節(jié)后的電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)特性。

在本實(shí)施例中，所述比較器32的輸出端還與加法器31相連，當(dāng)輸出端在高電平時(shí)，也就是電網(wǎng)電壓處在正半周，延時(shí)電壓值和漂移電壓補(bǔ)償值之和作為參考電壓與比較器的負(fù)向輸入端相連，設(shè)延時(shí)電壓值Vd，漂移電壓補(bǔ)償值Vref，負(fù)向輸入端對(duì)應(yīng)的電壓為Vd，則在正半周時(shí)Vd= Vref +Vd；當(dāng)輸出端為低電平時(shí)，也就是電網(wǎng)電壓處于負(fù)半周，漂移電壓補(bǔ)償值加負(fù)延時(shí)電壓值作為參考電壓與比較器的負(fù)輸入端相連，也就是在負(fù)半周時(shí)Vd=Vref+（-Vd）。

其中一個(gè)實(shí)施例中，所述半周期時(shí)間檢測(cè)單元33的具體時(shí)間檢測(cè)方法包括：對(duì)電網(wǎng)電壓的上半周期和下半周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，判斷兩者是否相等；當(dāng)兩者相等時(shí)，表明電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移，當(dāng)兩者不相等時(shí)，表明電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述半周期時(shí)間檢測(cè)單元33的具體時(shí)間檢測(cè)方法包括：對(duì)若干組電網(wǎng)電壓的上半周期和下半周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，比較同一組中的上半周期、下半周期是否相等；當(dāng)上半周期大于下半周期、或上半周期小于下半周期的組未超過半數(shù)，表述電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)沒有偏移，當(dāng)上半周期大于下半周期、或上半周期小于下半周期的組超過半數(shù)，表述電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移。

當(dāng)漂移電壓補(bǔ)償值獲取修正單元20獲得電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移，且當(dāng)上半周期大于下半周期，對(duì)應(yīng)提高漂移電壓補(bǔ)償值；當(dāng)漂移電壓補(bǔ)償值獲取修正單元20獲得電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)存在偏移，且當(dāng)上半周期小于下半周期，降低漂移電壓補(bǔ)償值，進(jìn)而影響比較器的參考電壓，從而調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)特性。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。特別指出，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。