(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810367092.5
(22)申请日 2018.04.23
(71)申请人 深圳市高斯宝电气技术有限公司
地址 518000 广东省深圳市宝安区西乡街
道宝田一路南侧凤凰岗第一工业区厂
房A厂房05层东侧
(72)发明人 徐立平 应占标
(74)专利代理机构 深圳市兴科达知识产权代理
有限公司 44260
代理人 杜启刚
(51)Int.Cl.
G01R 31/42(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种AC电压掉电的快速检测
得到AC电源的最大工作电压峰值Umax、最小工作电
压峰值Umin和角频率ω；进而得到AC电源的两条
限值曲线，
通过
微分，得到实时比较的两条变化率限值，
将当前时刻t1的
电压采样值Ut1，与上一个时刻t0的电压采样值
Ut0进行做差处理，得到ΔUt1＝Ut1-Ut0和Δt＝
t1-t0；103)当Ut1小于最低电压瞬时值Uminsin
(ωt1)时，判定AC电源掉电。本发明时效性好、准
确性高，可以对电网供电状态变化做到快速响
应，
减少终端设备因电网动态变化带来的影响。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 108508380 A 2018.09.07
C N 108508380
A
1.一种AC电压掉电的快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
101)对AC电源进行电压采样，得到AC电源的角频率ω，根据AC电源的最大允许工作电压有效值Urmsmax及AC电源的最小允许工作电压有效值Urmsmin，
得到最大工作电压峰值
最小工作电压峰值
进而得到AC电源的两条限
值曲线，
分别是，上式通过微分，得到实时比较的两条变化率限值，
分别是：
102)将当前时刻t1的电压采样值Ut1，与上一个时刻t0的电压采样值Ut0进行做差处理，得到ΔUt1＝Ut1-Ut0和Δt＝t1-t0；
103)当Ut1小于最低电压瞬时值U min sin(ωt1)时，判定AC电源掉电。
2.根据权利要求1所述的AC电压掉电的快速检测方法，其特征在于，当Ut1大于U min sin(ωt1)，同时ΔUt1小于DU max(t0)Δt、大于DU min(t0)Δt，则判定AC电源电压正常。
3.根据权利要求1所述的AC电压掉电的快速检测方法，其特征在于，当Ut1大于U min sin(ωt1)，但ΔUt1大于DU max(t0)Δt，则判定AC电源掉电。
4.根据权利要求1所述的AC电压掉电的快速检测方法，其特征在于，当Ut1大于U min sin(ωt1)，同时ΔUt1小于DU min(t0)Δt，如装置处于工作状态，则判定AC电源电压正常；如装置工作在待机状态，则需启动整流电路，将X电容上的能量转移到整流电路后重新采样后判定。 5.根据权利要求1所述的AC电压掉电的快速检测方法，其特征在于，电压采样电路包括阻抗分压衰.减电路和快速滤波电路，电压采样电路的采样点选择在AC电源的ENC滤波电路与整流电路之间。
权 利 要 求 书1/1页CN 108508380 A
一种AC电压掉电的快速检测方法
[技术领域]
[0001]本发明涉及电网的并网装置，尤其涉及一种AC电压掉电的快速检测方法。
[背景技术]
[0002]随着太阳能光伏、风能等可再生能源的广泛应用，有效缓解了能源危机。 可再生能源应用主要有两种方式：一、通过转换直接给终端设备供电，二、通 过转换并网发电。由于可再生能源固有的随机波动性、不稳定性弊病，可再生 能源如光伏、风能等多采用第二种方式进行应用。
[0003]通过转换并网发电，当所并的电网因故障、事故或停电维修跳闸时，需及 时检测出电网的停电状态，如果没有迅速将并网发电系统切离所并网电网，就 会形成了由光伏发电系统和周围的负载形成的自给供电孤岛。孤岛产生以后， 不仅对孤岛电网中进行检修工作的人员形成安全危害，而且对孤岛电网的电能 质量产生恶化，存在电压波动、频率波动、电网畸变等现象，对用电设备可靠 运行造成影响，形成危害。所以快速检测AC电压掉电对可再生能源的充分利用 及电网安全可靠稳定运行有非常关键重要作用。
[0004]随着物联网、互联网的发展，信息通信设备对供电装置的可靠性要求越来 越高，但公用电网因检修、故障等因素无法做到时时为设备供电，目前主要有 两种解决方案：一、增加UPS(Uninterrupted Power Supply)供电装置；二、 供电装置增加Hold Up Time功能。UPS供电装置保障在电网中断时，启动内部 电池对信息通信设备进行供电；Hold Up Time 功能在电网中断后，维持一
段时 间的能量保障信息通信设备做信息安全处理。这两种方式均需要应用快速检测 AC电压掉电技术。快速检测AC电压掉电方法对保障UPS不间断供电、降低Hold UP Time功能设计成本有着重要作用。
[0005]快速检测AC电压掉电及恢复方法目前采用的一种方案是采用降压-整流-滤 波-门限判决的方法。其基本原理如图1所示:
[0006]交流电压经过整流、滤波、阻抗分压后，在C01电容上面产生纹波很小的 直流电压，通过U5-A比较器与VREF分压值做比较。当Vc01高于VREF的分压 值时，UVP为高电平“1”，代表交流电压正常；当Vc01低于VREF的分压值时， UVP为低电平“0”，代表交流电压欠压或掉电。此方法结构简单，但因有RC滤 波延迟环节，判断响应速度较慢。
[0007]快速检测AC电压掉电及恢复方法目前采用的另一种方案是采用软件将待检 测信号与样板正弦电压波形比对判断，如公开号为CN10452016A《电压暂降检测 方法和装置》的发明申请中采用电压采样变化率的方式进行判定电压是否暂降。 它提高了判断速度，但在电压正常范围内存在波动的场合，准确率不高，有误 判。
[0008]公开号为CN1548965A《交流电压欠压检测电路》的发明采用快速、慢速滤 波器来加快响应速度，减少在电压正常范围内存在波动的场合中的误判。但其 工作原理在快速、慢速滤波器设计中，存
在交叉选择、通道选择不清的现象， 实用价值不高。
[0009]在实际供电装置设计中，为了满足EMC的需要，交流端口均加有EMC滤波 电路，其中X电容是EMC电路中的关键器件。供电装置为了适应全球通用的需 要，一般都设计为宽电
压输入范围，以单相为例，宽电压输入范围：90-277Vac。 当交流电网中断时，X电容储存能量，输入电压越高，X电容存储的能量越大。 随着人们节能环保意识的增强，大家对供电装置的空载损耗要求越来越低，以 2016年推出的六级能效标准为例，CoC V5对电源适配器(> 0.3W且<49W)空载 模式下功耗要求<0.075W。供电装置为了满足空载功耗的要求，一般让装置在空 载时工作在间歇打嗝模式，在间隔时间内不工作，近似为零功耗，这样就降低 了平均功耗。这对以上过往AC电压掉电及恢复检测方法带来一个新问题：因空 载模式下功耗低，X电容对交流采样电路产生延迟作用明显。
[0010]在可再生能源并网应用中，当并网功率较小时，同样存在因X电容储能滤 波的影响AC端口电压下降缓慢的情况。
[0011]以输入电压：U1＝240V、X电容：C＝2.2uF、空载功耗：P＝0.05W为例，进 行计算X电容衰减至U2＝90V的放电时间Tdelay。
[0012]
[0013]通过计算可知：在空载状态下，因X电容储能滤波的影响，交流电网端口 电压需要1秒多的时间，才降到欠压范围，现有通过阀值比较的方法需1秒多 的时间才能判定AC是否掉电，无法满足时效性。对公开号为CN101452016A的 发明申请《电压暂降检测方法和装置》中描述的方法，X电容的影响是降低交流 电网端口采样电压的变化率(ΔU)，而其判定条件是ΔU需大于一定值，所以该 专利申请同样也无法准确及时地判断出AC是否掉电。
[发明内容]
[0014]本发明要解决的技术问题是提供一种时效性好、准确性高的AC电压掉电的 快速检测方法。
[0015]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种AC电压掉电的快 速检测方法，包括以下步骤：
[0016]101)对AC电源进行电压采样，得到AC电源的角频率ω，根据AC电源的 最大允许工作电压有效值Urmsmax及AC电源的最小允许工作电压有效值 Urmsmin，得到最大工作电压
峰值最小工作电压峰值 进而得到AC电源的两条限值曲线，分别是，
[0017]Umax(t)＝Umaxsin(ωt)
[0018]Umin(t)＝Uminsin(ωt)；
[0019]上式通过微分，得到实时比较的两条变化率限值，分别是：
[0020]DUmax(t)＝ωUmaxcos(ωt)
[0021]DUmin(t)＝ωUmincos(ωt)；
[0022]102)将当前时刻t1的电压采样值Ut1，与上一个时刻t0的电压采样值 Ut0进行做差处理，得到ΔUt1＝Ut1-Ut0和Δt＝t1-t0；
[0023]103)当Ut1小于最低电压瞬时值Uminsin(ωt1)时，判定AC电源掉电。
[0024]以上所述的AC电压掉电的快速检测方法，当Ut1大于Uminsin(ωt1)，同时Δ Ut1小于DUmax(t0)Δt、大于DUmin(t0)Δt，则判定AC电源电压正常。
[0025]以上所述的AC电压掉电的快速检测方法，当Ut1大于Uminsin(ωt1)，但ΔUt1 大于DUmax(t0)Δt，则判定AC电源掉电。
[0026]以上所述的AC电压掉电的快速检测方法，当Ut1大于Uminsin(ωt1)，同时Δ Ut1小于DUmin(t0)Δt，如装置处于工作状态，则判定AC电源电压正常；如装置 工作在待机状态，则需启动整流电路，将X电容上的能量转移到整流电路后重 新采样后判定。
[0027]以上所述的AC电压掉电的快速检测方法，电压采样电路包括阻抗分压衰减 电路和快速滤波电路，电压采样电路的采样点选择在AC电源的ENC滤波电路与 整流电路之间。[0028]本发明AC电源电压掉电的快速检测方法时效性好。准确性高，可以对电网 供电状态做到快速响应，及时应变电网的动态变化，减少终端设备因电网动态 变化带来的影响。
[附图说明]
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0030]图1是现有技术快速检测AC电压掉电的原理图。
[0031]图2是本发明实施例AC电压掉电检测的采样电路的原理图。
[0032]图3是本发明实施例AC电压掉电的快速检测方法的流程图。
[具体实施方式]
[0033]本发明针对现有技术在实际应用存在的空载状态时效性差，存在误判的现 状，提出一种新的检测方法，弥补现有技术的弊端，提高时效性、准确性。具 体方法如下：[0034]为了保障采样准确性，硬件采用阻抗分压衰减电路和快速滤波电路；阻抗 分压衰减电路后端加入快速滤波电路可以保障时效性，避免其他电路对采样的 干扰影响，典型的电压采样电路如图2。
[0035]微控制器收到交流电压采样值，检测过零点时刻，作为初始相位，计数相邻 过零点之前的间隔时间T/2，计算出交流电压频率f＝1/T及角频率ω＝2πf计算 出实际交流电
压AC电源的最大允许工作电压有效值为 Urmsmax，AC电源的最小
允许工作电压有效值为Urmsmin，得到最大工作电压峰 值最小工作
电压峰值实际交流电压 根据计算的得到
的ω及装置的工作电压范围，得到实时比较 的两条限值曲线，分别是：
[0036]Umax(t)＝Umaxsin(ωt)
[0037]Umin(t)＝Uminsin(ωt)
[0038]上式通过微分，得到实时比较的两条变化率限值，分别是：
[0039]DUmax(t)＝ωUmaxcos(ωt)
[0040]DUmin(t)＝ωUmincos(ωt)
[0041]其中Umax是装置最大工作电压峰值，Umin是装置最小工作电压峰值。
[0042]判定流程图如图3所示：
[0043]将当前时刻t1的电压采样值Ut1，与上一个时刻t0的电压采样值Ut0进行 做差处
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