[發(fā)明專利]船舶發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)相位差檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210461046.4
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN103809025A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇;費(fèi)翔;時(shí)佳慧
• 申請（專利權(quán)）人: 上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01R25/00
• 分類號(hào): G01R25/00
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 張堅(jiān)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶發(fā)電機(jī)組供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及船舶發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)相位差檢測方法。

背景技術(shù)

船舶電站為各類船載用電設(shè)備提供電力，其通常由一臺(tái)以上的發(fā)電機(jī)組組成，機(jī)組的具體數(shù)量由船舶的用電量、供電可靠性要求和供電效率要求等因素決定。在船舶運(yùn)行過程中，隨著電力需求的增加和航行工況的需要，經(jīng)常需要電站中多臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)向電網(wǎng)供電，這就要求控制裝置應(yīng)能夠控制備用發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)，并能穩(wěn)定可靠的并聯(lián)運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)組并入帶電電網(wǎng)須滿足頻率、電壓和相位均與電網(wǎng)（母排）一致的條件，理論上差值為零，而實(shí)際中，通常將差值限制在要求精度以內(nèi)。并網(wǎng)條件中，頻率、電壓信號(hào)相對穩(wěn)定，因此檢測、計(jì)算和比較方法比較簡單，易于實(shí)現(xiàn)。而相位差由于影響因素較多、呈周期性變化且檢測頻率要求較高，因此實(shí)時(shí)的檢測和計(jì)算具有一定難度。

傳統(tǒng)的船舶發(fā)電機(jī)組同步并網(wǎng)過程的相位差條件判斷采用硬件實(shí)現(xiàn)，該方法速度快、精度高，但存在適應(yīng)性差、不易調(diào)整的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種船舶發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)相位差檢測方法。該方法采用軟件對并網(wǎng)相位差進(jìn)行檢測，不僅可以達(dá)到較高的測量和處理精度，滿足實(shí)用需要，同時(shí)還具備硬件裝置不具備的適應(yīng)性強(qiáng)和參數(shù)在線調(diào)整的能力。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種船舶發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)相位差檢測方法，其包括如下步驟：

將發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)的電壓波形轉(zhuǎn)換成方波，并進(jìn)行異或處理得到異或方波信號(hào)；

將得到的異或方波信號(hào)分別接入同一定時(shí)器的兩個(gè)檢測通道，其中一個(gè)檢測通道對異或方波信號(hào)進(jìn)行上升沿檢測，獲得上升沿時(shí)刻，另一個(gè)檢測通道對異或方波信號(hào)進(jìn)行下降沿檢測，獲得下降沿時(shí)刻；

用下降沿時(shí)刻減去上升沿時(shí)刻得到計(jì)算結(jié)果；如果計(jì)算結(jié)果大于0，則該計(jì)算結(jié)果為異或方波正向波形脈寬時(shí)間，即并網(wǎng)相位差，如果計(jì)算結(jié)果小于0，則根據(jù)異或波形成原理將該計(jì)算結(jié)果進(jìn)行取補(bǔ)計(jì)算，該計(jì)算值為相鄰的異或方波正向波形脈寬時(shí)間，即并網(wǎng)相位差。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明解決發(fā)電機(jī)組自動(dòng)同步并網(wǎng)功能軟件化過程中，采用常規(guī)的高速信號(hào)接口和驅(qū)動(dòng)檢測函數(shù)無法實(shí)現(xiàn)相位差檢測問題。為軟件并車的實(shí)現(xiàn)提供了必要條件。通過計(jì)算機(jī)半物理仿真實(shí)驗(yàn)和樣機(jī)的電站實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，該方法準(zhǔn)確有效，可以滿足實(shí)用要求。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

圖1為各種檢測方法時(shí)序圖；

圖2為本發(fā)明的雙檢測通道的檢測異或方波信號(hào)時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的相位差是通過將發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)的電壓波形轉(zhuǎn)換為方波，并進(jìn)行異或處理得到異或方波信號(hào)，從異或方波信號(hào)的脈寬時(shí)間來確定的。因此，要求控制裝置具有對輸入的異或方波進(jìn)行精確的波形識(shí)別，不僅可以識(shí)別脈沖寬度，還要能夠識(shí)別先上升沿后下降沿的方波形狀。

高速信號(hào)接口驅(qū)動(dòng)所提供的脈寬檢測方式有三種：上升沿檢測，下降沿檢測，跳變（上升及下降沿均檢測）檢測。結(jié)合圖1所示，舉例說明如下：

a為期望檢測情況。b為上升沿檢測，可以檢測兩個(gè)相鄰上升沿之間的時(shí)間間隔。c為下降沿檢測，可以檢測兩個(gè)相鄰下降沿之間的時(shí)間間隔。d、e為跳變檢測，可以檢測兩個(gè)相鄰跳變之間的時(shí)間間隔。跳變檢測存在兩種情況，d是開始采集時(shí)正好先檢測到上升沿，則該種情況滿足要求，能檢測到脈沖波形寬度，e是先檢測到了下降沿，則情況正好相反，檢測到的將全為反向脈沖波形寬度?？梢?，跳變檢測無法識(shí)別脈沖得方向。由于異或波的脈寬時(shí)間是時(shí)刻變化的，且脈沖序列的初始位置無法確定，所以跳變檢測的結(jié)果將是隨機(jī)的，無法保證檢測的正確性。

為解決這一問題，本發(fā)明采用在不改變底層驅(qū)動(dòng)的脈寬檢測函數(shù)的基礎(chǔ)上，采用雙高速通道復(fù)用脈沖信號(hào)，并配以數(shù)據(jù)校正算法的方法實(shí)現(xiàn)相位差異或波的脈寬檢測。

將異或方波輸入信號(hào)分別接入同一定時(shí)器的兩個(gè)檢測通道。其中，一個(gè)檢測通道（簡稱通道1）采用上升沿檢測的方式，另一個(gè)檢測通道（簡稱通道2）采用下降沿檢測的方式。輸入信號(hào)后，對基于同一定時(shí)器兩通道的計(jì)數(shù)值進(jìn)行差值計(jì)算，定義差值方向?yàn)橥ǖ?減通道1，為無符號(hào)類型，計(jì)算結(jié)果即對應(yīng)異或方波的脈寬。該方法的檢測原理如圖2所示。