一种三相交流电压相序判断方法、系统及相关组件与流程

1.本发明涉及电气设备领域，特别涉及一种三相交流电压相序判断方法、系统及相关组件。


背景技术：

2.当前，并网型的电力电子装置在工作时需要了解电网相序，但由于距离电网端较远或接线疏漏等情况，并不能确定负载端的电力电子装置是否连接了准确的相序，因此可靠起见，需要对负载端的相序重新判断。
3.目前出现的几种相序检测方法，包括采样波形直接判断、转换成方波根据上升沿判断、根据过零点判断、坐标变换后再判断等，这些方法对谐波率较少、波形较为理想的电压更为适用，一旦采样信号中出现较多谐波、电能质量较低时，这些方法容易出错，同时由于判断涉及较多计算，数据转换复杂耗时，无法高效准确地得到相序判断结果。
4.因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种快速高效的三相交流电压相序判断方法、系统及相关组件。其具体方案如下：
6.一种三相交流电压相序判断方法，包括：
7.获取三相电压端的三相电压；
8.通过锁相环模块确定所述三相电压对应的三个相位角；
9.选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值，对三个所述相位角数值进行排序，以确定三个所述电压端对应的相序。
10.优选的，所述获取三相电压端的三相电压的过程，包括：
11.获取三相电压端的三个线电压。
12.优选的，所述获取三相电压输出的三相电压的过程，包括：
13.获取三相电压端的三个相电压。
14.优选的，所述对三个所述相位角数值进行排序，以确定三个所述电压端对应的相序的过程，包括：
15.对三个所述相位角数值从小到大进行排序，根据每个所述相位角数值的顺序确定对应所述电压端的正序相序。
16.优选的，所述根据每个所述相位角数值的顺序确定对应所述电压端的正序相序的过程，具体包括：
17.在三个所述电压端中，将排序后的三个所述相位角数值分别对应的电压采集时的正极端依次确定为a相、c相和b相。
18.优选的，三个所述相位角的取值范围均为[0，2π]；
[0019]
所述选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值的过程，包括：
[0020]
选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值，其中，存在一个所述相位角数值为0或2π。
[0021]
相应的，本技术还公开了一种三相交流电压相序判断系统，包括：
[0022]
获取模块，用于获取三相电压端的三相电压；
[0023]
锁相环模块，用于确定所述三相电压对应的三个相位角；
[0024]
确定模块，用于选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值，对三个所述相位角数值进行排序，以确定三个所述电压端对应的相序。
[0025]
优选的，所述获取模块具体用于：
[0026]
获取三相电压端的三个线电压。
[0027]
优选的，所述获取模块具体用于：
[0028]
获取三相电压端的三个相电压。
[0029]
优选的，所述确定模块具体用于：
[0030]
对三个所述相位角数值从小到大进行排序，根据每个所述相位角数值的顺序确定对应所述电压端的正序相序。
[0031]
优选的，所述确定模块具体用于：
[0032]
在三个所述电压端中，将排序后的三个所述相位角数值分别对应的电压采集时的正极端依次确定为a相、c相和b相。
[0033]
优选的，三个所述相位角的取值范围均为[0，2π]；
[0034]
所述确定模块具体用于：
[0035]
选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值，其中，存在一个所述相位角数值为0或2π。
[0036]
相应的，本技术还公开了一种三相交流电压相序判断装置，包括：
[0037]
存储器，用于存储计算机程序；
[0038]
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一项所述三相交流电压相序判断方法的步骤。
[0039]
相应的，本技术还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一项所述三相交流电压相序判断方法的步骤。
[0040]
相应的，本技术还公开了一种并网型电力电子设备，包括如上文所述的一种三相交流电压相序判断装置。
[0041]
本技术公开了一种三相交流电压相序判断方法，包括：获取三相电压端的三相电压；通过锁相环模块确定所述三相电压对应的三个相位角；选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值，对三个所述相位角数值进行排序，以确定三个所述电压端对应的相序。本方法通过锁相环模块准确得到三相电压对应的三个相位角，并根据同一时刻的相位角数据确定三个电压端的相序，由于锁相环模块排除了谐波、过零点的扰动，能够准确快速地提取相位信息，因此本方法能够快速准确地确定三相相序，具有较高的工程实用价值。
附图说明
[0042]
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0043]
图1为本发明实施例中一种三相交流电压相序判断方法的步骤流程图；
[0044]
图2为本发明实施例中一种电压获取的获取示意图；
[0045]
图3为本发明实施例中三个线电压的电压瞬时值的波形图；
[0046]
图4为本发明实施例中三个线电压的相位角的数值分布图；
[0047]
图5为本发明实施例中一种三相交流电压相序判断系统的结构分布图。
具体实施方式
[0048]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]
目前出现的几种相序检测方法，包括采样波形直接判断、转换成方波根据上升沿判断、根据过零点判断、坐标变换后再判断等，这些方法对谐波率较少、波形较为理想的电压更为适用，一旦采样信号中出现较多谐波、电能质量较低时，这些方法容易出错，同时由于判断涉及较多计算，数据转换复杂耗时，无法高效准确地得到相序判断结果。
[0050]
本方法通过锁相环模块准确得到三相电压对应的三个相位角，并根据同一时刻的相位角数据确定三个电压端的相序，由于锁相环模块排除了谐波、过零点的扰动，能够准确快速地提取相位信息，因此本方法能够快速准确地确定三相相序，具有较高的工程实用价值。
[0051]
本发明实施例公开了一种三相交流电压相序判断方法，参见图1所示，包括：
[0052]
s1：获取三相电压端的三相电压；
[0053]
可以理解的是，此处三相电压端指的是与三相交流电网连接、待测相序的三相电压端，根据三相电压端的实际接线结构为y接或
△
接，或根据测量环境设计，可选择三相电压端的三相电压为三个线电压或三个相电压。
[0054]
具体的，在测量三相电压的时候，根据三相电压的对称性，可以节省测量成本，只测量某两相的电压，并根据前两相电压计算出第三相电压。如图2所示，其中u1、u2、u3为电网各相的相电压，m1和m2为电压测量单元，分别得到测量结果线电压u
12
和u
23
，并进一步得到线电压u
31
＝-u
12-u
23
。
[0055]
s2：通过锁相环模块确定三相电压对应的三个相位角；
[0056]
可以理解的是，根据锁相环模块的本身特性，能够快速计算出准确的相位角，用于后续判断。锁相环模块的具体实现方式，可根据实际环境和具体精度要求进行选择相应的程序软件或硬件模块。以按照图2所示的获取方法为例得到三个线电压，其电压瞬时值的波形图如图3所示，进一步的，通过锁相环模块运算确定对应的三个相位角如图4所示，通常相位角的数值范围为[0，2π]。
[0057]
s3：选择同一时刻的三个相位角的三个相位角数值，对三个相位角数值进行排序，以确定三个电压端对应的相序。
[0058]
可以理解的是，三相交流电网中的相序包括正序和负序两种，普遍使用的相序为正序相序。下面以正序相序的确定为例进行描述，负序相序可按照该思路相应调整。
[0059]
可以理解的是，三相电压端的正序相序下，a相、b相和c相的相电压依次滞后120
°
，在矢量图上以顺时针相隔120
°
分布，每一相的相电压和线电压之间具有一致对应的紧密联系。因此，根据矢量图的上相位角的关系，可对三个所述相位角数值从小到大进行排序，根据每个所述相位角数值的顺序确定对应所述电压端的正序相序。
[0060]
进一步的，在三个所述电压端中，将排序后的三个所述相位角数值分别对应的电压采集时的正极端依次确定为a相、c相和b相。
[0061]
可以理解的是，此处排序后确定的a相、b相和c相，并非每个电压端连接交流电网的绝对相，而是指三相电压端之间的相对电压相位先后，其中b相滞后a相120
°
，c相滞后b相120
°
。
[0062]
可以理解的是，如果三相电压为相电压，则每次电压采集时正极端与待测电压端连接，负极与零线连接，因此直接以其正极端确定相序即可；如果三相电压为相电压，则每次电压采集时两端均为待测电压端，由于每一相的相电压和线电压之间的一致性，取其正极端作为确定相序的电压端。
[0063]
进一步的，当三个所述相位角的取值范围均为[0，2π]，所述选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值的过程，可包括：选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值，其中，存在一个所述相位角数值为0或2π。
[0064]
可以理解的是，按照同一时刻的相位角数值的大小，已经能够准确判断出三相电压端的相序，但简便起见，可选择一些典型时刻，也即某一个相位角从2π跳变至0的时刻，此时该相位角的数值既可取0，也可取2π。以图4中t1时刻为例，此时u
12
的相位角跳变，u
23
和u
31
的相位角分别在和左右。若取u
12
＝0，则三个线电压的排序为u
12
＜u
31
＜u
23
，确定出分别连接u1、u3、u2的三相电压端对应a相、c相和b相，若取u
12
＝2π，则三个线电压的排序为u
31
＜u
23
＜u
12
，确定出分别连接u3、u2、u1的三相电压端对应a相、c相和b相，可以发现，虽然三相电压端的相名称发生了变化，但三相电压端之间的相对相序始终一致，也即u
ab
、u
bc
、u
ca
的相位依次滞后120
°
。
[0065]
当然，即使在非典型的t2时刻或t3时刻，本实施例中确定相序的方法依然可行，因为相位角数值始终保持了一个恒定的相序，相对相序不会随着相位角数值的变化发生变化；如果相位角的范围不是[0，2π]，而是[-π，π]，同样能够沿用本实施例中的方案，数值范围的变化并不会对相序确定产生影响。同样的，相电压也能按照图4线电压的判断思路来确定相序。
[0066]
本技术公开了一种三相交流电压相序判断方法，包括：获取三相电压端的三相电压；通过锁相环模块确定所述三相电压对应的三个相位角；选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值，对三个所述相位角数值进行排序，以确定三个所述电压端对应的相序。本方法通过锁相环模块准确得到三相电压对应的三个相位角，并根据同一时刻的相位角数据确定三个电压端的相序，由于锁相环模块排除了谐波、过零点的扰动，能够准确快速
地提取相位信息，因此本方法能够快速准确地确定三相相序，具有较高的工程实用价值。
[0067]
相应的，本技术还公开了一种三相交流电压相序判断系统，参见图5所示，包括：
[0068]
获取模块1，用于获取三相电压端的三相电压；
[0069]
锁相环模块2，用于确定所述三相电压对应的三个相位角；
[0070]
确定模块3，用于选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值，对三个所述相位角数值进行排序，以确定三个所述电压端对应的相序。
[0071]
本实施例通过锁相环模块准确得到三相电压对应的三个相位角，并根据同一时刻的相位角数据确定三个电压端的相序，由于锁相环模块排除了谐波、过零点的扰动，能够准确快速地提取相位信息，因此本方法能够快速准确地确定三相相序，具有较高的工程实用价值。
[0072]
在一些具体的实施例中，所述获取模块1具体用于：
[0073]
获取三相电压端的三个线电压。
[0074]
在一些具体的实施例中，所述获取模块1具体用于：
[0075]
获取三相电压端的三个相电压。
[0076]
在一些具体的实施例中，所述确定模块3具体用于：
[0077]
对三个所述相位角数值从小到大进行排序，根据每个所述相位角数值的顺序确定对应所述电压端的正序相序。
[0078]
在一些具体的实施例中，所述确定模块3具体用于：
[0079]
在三个所述电压端中，将排序后的三个所述相位角数值分别对应的电压采集时的正极端依次确定为a相、c相和b相。
[0080]
在一些具体的实施例中，三个所述相位角的取值范围均为[0，2π]；
[0081]
相应的，所述确定模块3具体用于：
[0082]
选择同一时刻的三个所述相位角的三个相位角数值，其中，存在一个所述相位角数值为0或2π。
[0083]
相应的，本技术实施例还公开了一种三相交流电压相序判断装置，包括：
[0084]
存储器，用于存储计算机程序；
[0085]
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一实施例所述三相交流电压相序判断方法的步骤。
[0086]
相应的，本技术实施例还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一实施例所述三相交流电压相序判断方法的步骤。
[0087]
相应的，本技术还公开了一种并网型电力电子设备，包括如上文所述的一种三相交流电压相序判断装置。
[0088]
其中，并网型电力电子设备主要指与三相交流电网连接的电力电子设备，主要包括整流型电力电子设备和其他复合型电力电子设备。
[0089]
其中，本实施例中具体有关三相交流电压相序判断方法的具体内容可以参照上文实施例中的相关描述，此处不再赘述。
[0090]
其中，本实施例中三相交流电压相序判断装置、可读存储介质、并网型电力电子设备具有与上文实施例中三相交流电压相序判断方法相同的技术效果，此处不再赘述。
[0091]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0092]
以上对本发明所提供的一种三相交流电压相序判断方法、系统及相关组件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。