一种基于逐脉冲取样的功率调节系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于逐脉冲取样的功率调节系统，包括用于采集电流信号的第一电流采集电路和第二电流采集电路，所述第一电流采集电路和第二电流采集电路的输出端连接数字锁相环的输入端，数字锁相环的输入端连接相位参考信号发生器，数字锁相环的输出端连接连接PWM波发生模块，第一电流采集电路与数字锁相环之间连接有过零检测电路。定时器计算出两个脉冲波形之间的时间差，通过限制两者之间的时间差来确保感应加热设备逆变输出的电压和电流保持在弱感性状态下从而保证设备的正常运行，如果出现容性就会增加PWM输出频率来降低加热功率，实现闭环调节中的相位限制，如果容性出现超过设定的安全阈值则会直接报警，停止设备加热。设备加热。设备加热。

【技术实现步骤摘要】
一种基于逐脉冲取样的功率调节系统及其控制方法


[0001]本专利申请涉及功率调节系统
，特别是涉及一种基于逐脉冲取样的功率调节系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前我国在在大功率加热方面主要采用燃气灶或者燃煤灶，不管燃气灶或者燃煤灶都是明火加热，有热辐射以及造成污染，相对于燃气、和煤等传统加热方式，感应加热具有以下优点：1、加热速度快；2、热损少和加热效率高；3、绿色环保无污染；4、易于实现自动控制；5、实现了加热部分和变换器部分的隔离，避免了因保护层的损坏而导致的漏电，在安全性上大大提高。
[0003]电磁炉又名电磁灶，是现代厨房的标准配置，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能橱具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。由高频感应加热电路、高频电力转换装置、控制单元、晶化陶瓷板及铁磁材料锅底炊具等部分组成；使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热。而现有对电磁炉功率的控制大多通过控制面板输入设定功率，其无法通过接入的电压和电流之间的相位差实现电磁炉的通断以及功率的调节，为此，我们提出一种基于逐脉冲取样的功率调节系统及其控制方法。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供一种基于逐脉冲取样的功率调节系统及其控制方法，解决上述现有技术的问题。/>[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于逐脉冲取样的功率调节系统，包括用于采集电流信号的第一电流采集电路和第二电流采集电路，所述第一电流采集电路和第二电流采集电路的输出端连接数字锁相环的输入端，数字锁相环的输入端连接相位参考信号发生器，数字锁相环的输出端连接连接PWM波发生模块，第一电流采集电路与数字锁相环之间连接有过零检测电路。
[0007]进一步的，所述数字锁相环包括相位检测模块，相位检测模块的输入端分别与第二电流采集电路、过零检测电路和相位参考信号发生器的输出端连接，相位检测模块的输出端连接定时器的输入端，定时器的输出端连接滤波器的输入端，滤波器的输出端连接PID控制模块的输入端，PID控制模块的输出端连接分频器的输入端，分频器的输出端连接PWM波发生模块的输入端。
[0008]进一步的，所述分频器的输出端分别连接相位检测模块和PID控制模块的输入端。
[0009]进一步的，所述第一电流采集电路包括采集高频直流信号的第一电流采集模块，第一电流采集模块的输出端连接第一ADC模块的输入端，第一ADC模块的输出端连接过零检
测电路的输入端。
[0010]进一步的，所述第二电流采集电路包括采集高频交流信号的第二电流采集模块，第二电流采集模块的输出端连接第二ADC模块的输入端，第二ADC模块的输出端连接相位检测模块的输入端。
[0011]进一步的，所述PID控制模块为基于M451的ARM Cortex
‑
M4内核的全数字处理系统。
[0012]一种如上述所述的基于逐脉冲取样的功率调节系统的控制方法，包括如下步骤：
[0013]S1、通过定时器记录从过零检测电路发送来的高频电流过零信号到达定时器时的输入时刻值T0，同时，通过系统此时输出PWM波的时刻值T
x
，得到相位差值δ0，
[0014]δ0＝T0‑
T
x
；
[0015]S2、通过定时器记录从第二电流采集电路发送高频交流信号到达定时器时的延迟时刻值T
c
，当T
c
＝δ0时，此时，实际的工作电流和电压处于同步状态，系统输出最大功率；若T
c
>δ0,进入步骤S3；若T
c
<δ0，进入步骤S4；
[0016]S3、当T
c
>δ0时，系统处于容性状态，电流超前驱动电压，通过PID控制模块控制降低设定功率；
[0017]S4、当T
c
<δ0时，系统处于阻性状态，电流滞后驱动电压，根据采集的实际功率与设定功率比较，当采集的实际功率高于设定功率，PID控制模块控制减小PWM波的输出频率，当采集的实际功率低于设定功率，PID控制模块控制增大PWM波的输出频率。
[0018]进一步的，所述步骤S1中T0是通过连续记录N次结果后计算平均数值得到电流信号的输入时刻值，公式为：
[0019]T0＝(T1+T2+T3+...+T
n
)/n；
[0020]其中，T0为平均值，T1、T2、T3、...、T
n
为第1、2、3、...、n次高频电流过零信号从过零检测电路发送到达定时器时的时刻值，n为次数。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本基于逐脉冲取样的功率调节系统，通过共用PWM0的定时器来同步计数，PWM0_CH0用作比较输出功能，负责输出PWM的输出，PWM_CH2用作捕获输入功能，专门用来捕获经过信号处理后的反馈电流信号，定时器计算出两个脉冲波形之间的时间差，通过限制两者之间的时间差来确保感应加热设备逆变输出的电压和电流保持在弱感性状态下从而保证设备的正常运行，如果出现容性就会增加PWM输出频率来降低加热功率，实现闭环调节中的相位限制，如果容性出现超过设定的安全阈值则会直接报警，停止设备加热。通过处理后的电流信号得到的脉冲波再和PWM输出的脉冲波做比较计算得出的相位差，比传统的单独通过硬件实现的相位差更灵活和稳定。
附图说明
[0022]图1为本专利技术功率调节控制原理示意图；
[0023]图2为本专利技术数字锁相环的时序波形示意图；
[0024]图3为本专利技术数字锁相环输出比较模式下的移相原理图；
[0025]图4为本专利技术交流系统电流相位超前于电压的示意图；
[0026]图5为本专利技术交流系统电流相位滞后于电压的示意图；
[0027]图6为本专利技术系统工作流程图。
[0028]附图标号说明：第一电流采集电路1、第一电流采集模块11、第一ADC模块12、第二电流采集电路2、第二电流采集模块21、第二ADC模块22、过零检测电路3、相位检测模块4、定时器5、滤波器6、PID控制模块7、分频器8、相位参考信号发生器9、PWM波发生模块10。
具体实施方式
[0029]以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于逐脉冲取样的功率调节系统，包括用于采集电流信号的第一电流采集电路(1)和第二电流采集电路(2)，其特征在于，所述第一电流采集电路(1)和第二电流采集电路(2)的输出端连接数字锁相环的输入端，数字锁相环的输入端连接相位参考信号发生器(9)，数字锁相环的输出端连接连接PWM波发生模块(10)，第一电流采集电路(1)与数字锁相环之间连接有过零检测电路(3)。2.根据权利要求1所述的一种基于逐脉冲取样的功率调节系统，其特征在于：所述数字锁相环包括相位检测模块(4)，相位检测模块(4)的输入端分别与第二电流采集电路(2)、过零检测电路(3)和相位参考信号发生器(9)的输出端连接，相位检测模块(4)的输出端连接定时器(5)的输入端，定时器(5)的输出端连接滤波器(6)的输入端，滤波器(6)的输出端连接PID控制模块(7)的输入端，PID控制模块(7)的输出端连接分频器(8)的输入端，分频器(8)的输出端连接PWM波发生模块(10)的输入端。3.根据权利要求2所述的一种基于逐脉冲取样的功率调节系统，其特征在于：所述分频器(8)的输出端分别连接相位检测模块(4)和PID控制模块(7)的输入端。4.根据权利要求2所述的一种基于逐脉冲取样的功率调节系统，其特征在于：所述第一电流采集电路(1)包括采集高频直流信号的第一电流采集模块(11)，第一电流采集模块(11)的输出端连接第一ADC模块(12)的输入端，第一ADC模块(12)的输出端连接过零检测电路(3)的输入端。5.根据权利要求2所述的一种基于逐脉冲取样的功率调节系统，其特征在于：所述第二电流采集电路(2)包括采集高频交流信号的第二电流采集模块(21)，第二电流采集模块(21)的输出端连接第二ADC模块(22)的输入端，第二ADC模块(22)的输出端连接相位检测模块(4)的输入端。6.根据权利要求2所述的一种基于逐脉冲取样的功率调节系统，其特征在于：所述PID控制模块(7)为基于M451的ARM Cortex
...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪振宇，丁增敏，廖自升，姚建，
申请(专利权)人：合肥顺昌电磁智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：