[发明专利]一种用于固态软启动器的实时功率因数角检测方法

权利要求书

1.一种用于固态软启动器的实时功率因数角检测方法，其特征在于：

对输入电网侧进行三相线电压的过零方法检测，通过差分电路与光耦实现三相线电压的交流信号到方波信号的转变，转变后的与网侧三相线电压正负半周对应的方波弱信号实时地引入软启动器控制器实现过零检测；

与此同时，对三相反并联的晶闸管中的一相进行管压降的检测，并且对反并联晶闸管检测到的电压信号差分后进行整流处理，再经过光耦转变成与晶闸管管压降极性对应的脉冲波信号，将脉冲波信号实时地引入软启动器控制器MCU实现此脉冲波信号的下降沿与上升沿检测，以此下降检测信号与上升沿信号中间时刻点作为相电流过零点时刻；

应用软启动器控制器MCU对上述方波信号和脉冲波信号进行捕获处理，获取线电压与相电流之间的相位差值，在脉冲波上升沿时刻中断中检测并计算实时功率因数角，并通过补偿修正，得到实时应用软启动器控制的电机负载功率因数角，用于电机启动控制；采用电网侧线电压过零检测电路及晶闸管压降过零检测电路作为功率因数角检测电路；晶闸管压降过零检测电路中采用整流的方式后通过光耦隔离并转化为脉冲波信号送入软启动器控制器MCU进行捕获过零点计算。

2.根据权利要求1所述的用于固态软启动器的实时功率因数角检测方法，其特征在于：上述方法包括如下步骤：

Step1：将网侧任意两相线电压转化为方波信号，软启动器控制器MCU捕获方波电压下降沿或者上升沿；CAP中断记录网侧线电压0度相位时刻t₀；

Step2：与Step1同步，将与该任意两相对应的其中一相的软启动器中的反并联晶闸管的管压降进行差分处理后，再整流成正向波再经光耦隔离转变成管压降脉冲波信号；软启动器控制器MCU捕获脉冲电压上升和下降沿，CAP中断记录脉冲电压下降沿时刻t₁、和脉冲波上升沿时刻t_c；

Step3：在脉冲波上升沿时刻t_c中断中检测并计算实时功率因数角；

Step4：对步骤step3的实时功率因数角进行低通滤波处理；

Step5：对硬件的延时进行固定角度的功率因数角补偿，得到补偿后功率因数角；

Step6：判断补偿后功率因数角是否在正常范围之内；如不在正常范围之内则舍弃该结果；如在正常范围，即确定为最终得到的参与应用的功率因数角，继续下一步的相控驱动。

3.根据权利要求2所述的用于固态软启动器的实时功率因数角检测方法，其特征在于：Step3中，首先计算方波下降沿与低电平脉冲波的低电平脉冲中间点时刻之间的时间差，从而计算出线电压与相电流之间的相位差值根据电机的不同接法控制，确定相位差值与电机功率因数角关系；

当软启动器所连接的电机M采用三角形外接法控制，也即晶闸管接入线电流输入端，则电机端线电压超前相电压30°角，此时电机的功率因数角为线电压与相电流之间的相位差值减去该超前相电压30°角之差；当软启动器所连接的电机采用三角形内接法控制，也即晶闸接入相电流三角形内部端，则电机端线电压与相电压同相，此时电机的功率因数角即为线电压与相电流之间的相位差值。

4.根据权利要求2所述的用于固态软启动器的实时功率因数角检测方法，其特征在于：Step3中采用晶闸管压降脉冲波上升沿与下降沿捕获时刻的中心点作为等效基波电流的过零点时刻。

5.根据权利要求2所述的用于固态软启动器的实时功率因数角检测方法，其特征在于：Step5中通过对电压过零点由于硬件门槛电压的影响作固定角度的角度修正计算得到正确的实时功率因数角。

6.根据权利要求2所述的用于固态软启动器的实时功率因数角检测方法，其特征在于：Step5中对过零处理产生的硬件电路延时作一个固定修正角的补充修正，最终得到电机补偿后功率因数角为：修正角根据电网电压过零检测电路延时的时间确定。

7.根据权利要求2所述的用于固态软启动器的实时功率因数角检测方法，其特征在于：Step6中，采用计算得到的功率因数角范围限制方法辨识出正确的功率因数角，而剔除根据电流180度过零点计算得到的错误的功率因数角。

8.根据权利要求2所述的用于固态软启动器的实时功率因数角检测方法，其特征在于：step6后的相控驱动包括：

Step7：参与相控发驱动信号角度的计算；

Step8：相位控制晶闸管驱动信号发出；

Step7用其中一相的线电压与对应相晶闸管压降检测电路检测功率因数角作为电机的实时功率因数角参与软启控制。