一种使用ECAP中断实现电压频率和相位跟踪的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用ECAP中断实现电压频率和相位跟踪的方法，具体包括：将输入电压由正弦波转化为方波；将方波信号输入到控制器的ECAP捕捉引脚，通过ECAP中断来计算方波信号的周期值zc；同时记录中断发生时刻逆变器输出电压的相位值；将输入方波信号的下降沿定义为输入电压信号的零相位，根据周期值和相位差值进行频率相位调整，使得输出电压的频率相位跟踪输入电压的频率相位。使用软件进行锁频、锁相，进而进行频率相位的跟踪，控制方法灵活，简化了控制系统，同时避免使用大量的电阻电容等模拟器件，克服了模拟电路器件老化和功耗较高的缺点。同时使电路具有较好的实时性，克服了控制存在滞后，容易受干扰，输入、输出电压存在相位差等诸多缺点。

Method for realizing voltage frequency and phase tracking by using ECAP interrupt

The invention relates to a method of interrupt, voltage frequency and phase tracking using ECAP including the input voltage by the sine wave into Fang Bo; the square wave signal input to the controller of the ECAP capture pin, ZC cycle square wave signal is calculated through the ECAP interrupt; also recorded the occurrence time of the inverter output voltage phase interruption the value will decrease; input square wave signal along defined as zero phase input voltage signal, the frequency is adjusted according to the phase cycle value and phase difference, frequency and phase tracking of the input voltage makes the frequency and phase of output voltage. Use the software, and then the phase locked frequency, frequency and phase tracking, flexible control method, the control system is simplified, and avoid the use of a large number of such resistance capacitance simulator, analog circuit device overcomes the disadvantages of high power consumption and aging. At the same time, the circuit has better real-time performance, and overcomes many shortcomings, such as delay in control, interference easily, and phase difference between input and output voltage.

【技术实现步骤摘要】
一种使用ECAP中断实现电压频率和相位跟踪的方法
本专利技术涉及电压频率和相位跟踪
，尤其涉及一种使用ECAP中断实现电压频率和相位跟踪的方法。
技术介绍
通常柴油发电机组所产生的电能品质无法满足要求，需要借助在线式UPS对机组发出的电能进行变换，进而向负载提供稳压、稳频和波形失真度极小的高品质正弦波电源。对输入电压的频率和相位进行跟踪是在线式UPS的一项关键技术，为保证逆变旁路切换过程不对负载产生过大的冲击，UPS的逆变输出电压必须与输入电压的频率及相位保持一致，因此需要通过技术手段确保输出电压能跟踪输入电压的频率和相位。现有技术中通常采用模拟锁相环电路,但是模拟控制需要的电路复杂，分立元器件数量多，容易受温度和电磁噪声的影响。而专用的模拟控制芯片虽然简化了控制系统，但反馈控制网络中仍需要大量的电阻电容等模拟器件，存在器件老化和功耗较高的缺点。而使用AD采样的数字锁相环电路，由于AD采样电路的延时，以及模拟信号量化编码过程中的误差，造成使用AD采样的数字锁相环电路实时性不好，控制存在滞后，容易受干扰，输入、输出电压存在相位差。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种使用ECAP中断实现电压频率和相位跟踪的方法，用以解决现有技术中存在的诸多问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：在基于本专利技术方法的一个实施例中，提供了一种使用ECAP中断实现电压频率和相位跟踪的方法，具体包括：S1、将输入电压由正弦波转化为方波；S2、将方波信号输入到控制器的ECAP捕捉引脚，通过ECAP中断来计算方波信号的周期值zc；同时记录中断发生时刻输出电压的相位值，此相位值即为输出电压和输入电压的相位差值deta_p；S3、根据周期值zc和相位差值deta_p进行频率相位调整，使得输出电压的频率相位跟踪输入电压的频率相位。进一步，所述步骤S1具体包括：对输入电压降压、滤波后输入到过零比较器中，将输入电压正弦波中大于0的部分转变为方波的正半周，将输入电压正弦波中小于0的部分转变为方波信号的负半周。进一步，所述步骤S2具体包括：控制器为DSPTMS320F28335，将方波信号输入到DSPTMS320F28335的GPIO24引脚，将GPIO24引脚设置为ECAP捕捉引脚，利用DSP的ECAP模块捕捉方波信号的上升沿和下降沿，设置ECAP为连续捕捉模式，当方波信号跳变时，ECAP模块内部定时器进行捕捉，连续两个下降沿之间的时间间隔即为方波信号的周期值。进一步，所述步骤S3具体包括：S31、将当前周期值cf赋值为周期值zc，将相位暂存值deta_temp赋值为相位差值deta_p；S32、根据cf的值判断输入电压是否在要跟踪的频率范围，并设置跟踪标志变量flag_tra_sv的值；S33、判断跟踪标志量flag_tra_sv的值是否为0x0fff，是，则执行步骤S34进行频率相位的跟踪；否则执行步骤S37，将输入电压频率设置为默认值；S34、计算输出频率和输入频率的差值deta_f；S35、根据deta_f、deta_temp的值对输出电压的周期值进行调整；S36、判断是否为同相位并给相位标识变量synp赋值；S37、频率相位不跟踪时设置为默认值；S38、调整EPWM周期寄存器的值。进一步，所述步骤S32具体包括：S321、判断跟踪标志量flag_tra_sv的当前值是否为0，是，则判断输入电压周期值是否在跟踪范围内，是，则跟踪标志量flag_tra_sv＝＝0x0fff，然后执行步骤S322；否，则执行步骤S322；S322、判断输入电压周期值是否不在跟踪范围内，是，则跟踪标志量flag_tra_sv＝＝0，并执行步骤S33；否，则执行步骤S33。进一步，所述步骤S34包括：捕获当前输入电压周期值cf,判断cf的值是否大于等于上次捕获的输入电压周期值lf，并将二者的差值赋值给deta_f；当cf≥lf时，deta_f＝cf-lf；当cf＜lf时，deta_f＝lf-cf；进一步，所述步骤S35具体包括：S351、根据deta_f的值对输出电压的周期值cf进行调整；cf≥lf：当deta_f<3时，cf＝lf+1；当3≤deta_f<8时，cf＝lf+3；当deta_f≥8时，cf＝lf+5；cf＜lf：当deta_f<3时，cf＝lf-1；当3≤deta_f<8时，cf＝lf-3；当deta_f≥8时，cf＝lf-5；S352、根据deta_temp对输出电压的周期值进行调整；当输出电压相位超前输入电压相位时，增大输出电压的周期值，当输出电压的相位滞后输入电压相位时，减小输出电压的周期值。进一步，所述步骤S38具体包括：S381、通过ef＝cf将调整后的数据存储下来，用pwmpr＝ef设置好周期寄存器最终要写入的数据，通过lf＝pwmpr记录当前周期寄存器内写入的值，用于下个循环的频率相位调整；S382、设置EPWM1和EPWM2周期寄存器的值为pwmpr，从而产生互补的驱动信号驱动IGBT的逆变桥，进而产生频率和相位与输入电压一致的交流电。进一步，所述步骤为一次频率相位的调整过程，ECAP模块通过中断方式不断获取到输入电压的周期和相位数据，将新采样到的周期和相位数据重新应用到上述调整过程，循环执行，实现输出电压持续跟踪输入电压的频率和相位。本专利技术有益效果如下：使用软件进行锁频、锁相，进而进行频率相位的跟踪，控制方法灵活，简化了控制系统，同时避免使用大量的电阻电容等模拟器件，克服了模拟电路器件老化和功耗较高的缺点。同时使电路具有较好的实时性，克服了控制存在滞后，容易受干扰，输入、输出电压存在相位差等诸多缺点。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为输入电压正弦波转方波硬件电路；图2为本专利技术实施例跟踪输入电压频率相位原理图；图3为频率相位跟踪方法流程图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。根据本专利技术的一个具体实施例，公开了一种使用ECAP(增强型脉冲捕获)中断实现电压频率和相位跟踪的方法，具体包括：S1、将输入电压由正弦波转化为方波；对输入电压进行降压、滤波，然后将信号输入到过零比较器中，从而将输入电压正弦波中大于0的部分转变为方波的正半周，将输入电压正弦波中小于0的部分转变为方波信号的负半周，输入电压正弦波转换为方波的硬件电路如图1所示。S2、将方波信号输入到控制器的ECAP捕捉引脚，通过ECAP中断来计算方波信号的周期值zc；同时记录中断发生时刻逆变器输出电压的相位值，此相位值即为输出电压和输入电压的相位差值deta_p。控制器为DSPTMS320F28335，方波信号输入到DSPTMS320F28335的GPIO24引脚，将GPIO24引脚设置为ECAP捕捉引脚，利用DSP的ECAP模块捕捉方波信号的上升沿和下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用ECAP中断实现电压频率和相位跟踪的方法，其特征在于，具体包括：S1、将输入电压由正弦波转化为方波；S2、将方波信号输入到控制器的ECAP捕捉引脚，通过ECAP中断来计算方波信号的周期值zc；同时记录中断发生时刻输出电压的相位值，此相位值即为输出电压和输入电压的相位差值deta_p；S3、根据周期值zc和相位差值deta_p进行频率相位调整，使得输出电压的频率相位跟踪输入电压的频率相位。

【技术特征摘要】
1.一种使用ECAP中断实现电压频率和相位跟踪的方法，其特征在于，具体包括：S1、将输入电压由正弦波转化为方波；S2、将方波信号输入到控制器的ECAP捕捉引脚，通过ECAP中断来计算方波信号的周期值zc；同时记录中断发生时刻输出电压的相位值，此相位值即为输出电压和输入电压的相位差值deta_p；S3、根据周期值zc和相位差值deta_p进行频率相位调整，使得输出电压的频率相位跟踪输入电压的频率相位。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：对输入电压降压、滤波后输入到过零比较器中，将输入电压正弦波中大于0的部分转变为方波的正半周，将输入电压正弦波中小于0的部分转变为方波信号的负半周。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：控制器为DSPTMS320F28335，将方波信号输入到DSPTMS320F28335的GPIO24引脚，将GPIO24引脚设置为ECAP捕捉引脚，利用DSP的ECAP模块捕捉方波信号的上升沿和下降沿，设置ECAP为连续捕捉模式，当方波信号跳变时，ECAP模块内部定时器进行捕捉，连续两个下降沿之间的时间间隔即为方波信号的周期值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：S31、将当前周期值cf赋值为周期值zc，将相位暂存值deta_temp赋值为相位差值deta_p；S32、根据cf的值判断输入电压是否在要跟踪的频率范围，并设置跟踪标志变量flag_tra_sv的值；S33、判断跟踪标志量flag_tra_sv的值是否为0x0fff，是，则执行步骤S34进行频率相位的跟踪；否则执行步骤S37，将输入电压频率设置为默认值；S34、计算输出频率和输入频率的差值deta_f；S35、根据deta_f、deta_temp的值对输出电压的周期值进行调整；S36、判断是否为同相位并给相位标识变量synp赋值；S37、频率相位不跟踪时设置为默认值；S38、调整EPWM周期寄存器的值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S32具体包括：S321、判断跟踪标志量flag_tra_sv的当前值是否为0，是...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘承坤，胡永峰，鄂智佳，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11