交交變頻器電壓電流變周期採樣方法
2023-06-06 05:11:21 2
交交變頻器電壓電流變周期採樣方法
【專利摘要】本發明提供了一種交交變頻器電壓電流變周期採樣方法，包括步驟：對電壓或電流信號進行採樣，採樣頻率為6kHz；在第k-1個觸發脈衝輸出時刻採樣計數器清零；第k-1個觸發脈衝和第k個觸發脈衝之間，每次採樣點到來時將採樣值記錄下來並將採樣計數器加1；當第k個觸發脈衝輸出時，採樣計數器的值為nk，即有nk個採樣值被記錄下來；將之前記錄的nk個值累加求和，然後除以nk就得到第k-1和第k個觸發脈衝之間的採樣平均值。本發明採用平均值濾波的方法來獲取電壓、電流的有效信號，並加入了電流信號的斷續補償，與現有的技術相比，採樣值精度高、運行可靠，而且結構簡單、操作方便，不僅適用於交交變頻器，也適用於交直交變頻器。
【專利說明】交交變頻器電壓電流變周期採樣方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及交交變頻器的電壓、電流採樣、濾波領域，尤其涉及一種交交變頻器電壓、電流採樣、濾波算法，以使得交交變頻器控制系統獲得更加準確的電壓、電流信號。
【背景技術】
[0002]基於晶閘管的交交變頻器具有效率高、易於實現負載側與電源側之間的能量回饋、過載能力強等優點，交交變頻電勵磁同步電機系統在大功率及特大功率低頻場合如礦井提升、軋機、船舶推進和大型發電機交流勵磁等領域有著廣泛的應用。精確的採樣值是高性能交交變頻器良好運行的必要條件。但交交變頻輸出的電壓、電流所含諧波較大，如果將直接採樣到的電壓、電流直接參與矢量控制的運算，將產生較大的誤差，導致轉矩脈動等問題。
[0003]交交變頻矢量控制系統所採用的晶閘管是離散工作的，每當觸發脈衝作用時，改變一次輸出狀態，但是在兩次脈衝之間是不可控的，工作周期長度由觸發脈衝間隔決定。通常的數字控制系統都是固定周期採樣，所以採樣值無法與變周期的觸發脈衝同步。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中交交變頻電壓、電流採樣困難的缺陷，本發明的目的是提供一種交交變頻器電壓電流變周期採樣方法，本發明利用較高頻率的固定周期採樣和與觸發脈衝同步的變周期濾波來實現交交變頻電壓、電流的信號獲取。
[0005]根據本發明的一個方面，提供一種交交變頻器電壓電流變周期採樣方法，包括如下步驟:
[0006]步驟1:晶閘管等效開關頻率約為300Hz，對電壓或電流信號進行採樣，採樣頻率為 6kHz ；
[0007]步驟2:在第k-Ι個觸發脈衝輸出時刻採樣計數器清零；
[0008]步驟3:第k-Ι個觸發脈衝和第k個觸發脈衝之間，每次採樣點到來時將採樣值記錄下來並將採樣計數器加I ;當第k個觸發脈衝輸出時，採樣計數器的值為nk，即有nk個採樣值被記錄下來；
[0009]步驟4:將之前記錄的nk個值累加求和，然後除以nk就得到第k_l和第k個觸發脈衝之間的採樣平均值。
[0010]優選地，所述步驟3包括如下子步驟:
[0011]步驟3.1:採樣點到來時判斷第k個觸發脈衝是否到來，如果沒有則執行步驟3.2，如果已經到來則執行步驟3.4 ；
[0012]步驟3.2:記錄採樣值；
[0013]步驟3.3:採樣計數器加I，然後執行步驟3.1 ；
[0014]步驟3.4:輸出每個採樣值和採樣計數器值。
[0015]優選地，所述步驟4包括如下子步驟:[0016]步驟4.1:對nk採樣值進行求和，得到總記錄值；
[0017]步驟4.2:總記錄值除以nk就得到第k_l和第k個觸發脈衝之間的採樣平均值；
[0018]步驟4.3:輸出採樣平均值；
[0019]步驟4.4:採樣計數器清零。
[0020]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0021]本發明採用平均值濾波的方法來獲取電壓、電流的有效信號，並加入了電流信號的斷續補償，與現有的技術相比，採樣值精度高、運行可靠，而且結構簡單、操作方便，不僅適用於交交變頻器，也適用於交直交變頻器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
[0023]圖1是本發明的模擬量採樣和濾波算法；
[0024]圖2和圖3均是模擬量濾波前、後的波形圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
[0026]交交變頻器的等效開關頻率較低約為幾百赫茲，若AD採樣的頻率取為幾千赫茲，則這一頻率將遠高於幾百赫茲的晶閘管觸發脈衝輸出頻率。採用較高頻率的固定周期採樣和與觸發脈衝同步的變周期濾波來實現對交交變頻輸出電壓、電流信號的處理，將會達到較好的採樣和濾波效果。
[0027]如圖1所示，交交變頻器的等效開關頻率較低約為300Hz，AD採樣的頻率取為6kHz，這一頻率遠高於約為300Hz觸發脈衝輸出頻率。在第k-Ι個觸發脈衝輸出時刻採樣計數器清零，此後每次AD採樣點到來時將採樣值記錄下來並將採樣計數器加I。當第k個觸發脈衝輸出時，採樣計數器的值為nk，即有nk個採樣值被記錄下來。將之前記錄的nk個值累加求和，然後除以nk就得到第k-Ι和第k個觸發脈衝之間的採樣平均值。
[0028]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種交交變頻器電壓電流變周期採樣方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟1:對電壓或電流信號進行採樣，採樣頻率為6kHz ； 步驟2:在第k-Ι個觸發脈衝輸出時刻採樣計數器清零； 步驟3 --第k-1個觸發脈衝和第k個觸發脈衝之間，每次採樣點到來時將採樣值記錄下來並將採樣計數器加I ;當第k個觸發脈衝輸出時，採樣計數器的值為nk，即有nk個採樣值被記錄下來； 步驟4:將之前記錄的nk個值累加求和，然後除以nk就得到第k-Ι和第k個觸發脈衝之間的採樣平均值。
2.根據權利要求1所述的交交變頻器電壓電流變周期採樣方法，其特徵在於，所述步驟3包括如下子步驟: 步驟3.1:採樣點到來時判斷第k個觸發脈衝是否到來，如果沒有則執行步驟3.2，如果已經到來則執行步驟3.4 ； 步驟3.2:記錄採樣值； 步驟3.3:採樣計數器加I，然後執行步驟3.1 ； 步驟3.4:輸出每個採樣值和採樣計數器值。
3.根據權利要求1所述的交交變頻器電壓電流變周期採樣方法，其特徵在於，所述步驟4包括如下子步驟: 步驟4.1:對nk採樣值進行求和，得到總記錄值；` 步驟4.2:總記錄值除以nk就得到第k-Ι和第k個觸發脈衝之間的採樣平均值； 步驟4.3:輸出採樣平均值； 步驟4.4:採樣計數器清零。
【文檔編號】G01R19/25GK103715908SQ201310434055
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】姜建國, 徐亞軍, 李洪亮, 羅*, 吳瑋 申請人:上海交通大學