基于定时器捕捉过零点的频率测量系统、方法和控制器技术方案

本发明专利技术公开了一种基于定时器捕捉过零点的频率测量系统、方法、控制器及计算机存储介质，系统包括，互感器电路、过零检测电路和CPU，CPU包括定时器，互感器电路用于将将低压目标信号输入至过零检测电路，过零检测电路包括第一二极管、第二二极管和运算放大器，低压目标信号输入运算放大器的反向输入端电路，运算放大器的输出端连接定时器的输入端，其中，本申请利用CPU的定时器捕捉正跳沿和负跳沿对应过零点对应时间戳，进而得到电力系统频率，利用了硬件定时器捕捉的高精度特性，得到高精度时间戳，同时CPU可以过滤并剔除谐波引起的过零点时间戳，得到高精度频率，克服了现有技术中电力系统频率测量受谐波影响、过零点精度不高等问题。等问题。等问题。

【技术实现步骤摘要】
基于定时器捕捉过零点的频率测量系统、方法和控制器


[0001]本申请涉及频率测量
，具体涉及一种基于定时器捕捉过零点的频率测量系统、基于定时器捕捉过零点的频率测量方法、控制器以及存储介质。

技术介绍

[0002]现有技术中，频率是电力系统中一个重要的指标，对系统频率的测量在电力系统中的作用日益重要，并且要求频率测量精度越来越高。用于频率测量的方法很多，目前在电力系统中主要有硬件测量方法和软件测量方法，硬件方法将正弦波变成方波，测量半周宽度，转换为频率，该方法由于为处理器，受谐波影响较大；软件方法判断过零点间时间间隔，转换为对应的频率，该方法精度与采样频率有关，但电力装置里采样频率不可能做得很高，故导致现有技术缺少一种能得到高精度时间戳，并根据高精度时间戳得到高精度频率的方法或系统。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种基于定时器捕捉过零点的频率测量系统、基于定时器捕捉过零点的频率测量方法、控制器以及存储介质，至少能保证，本申请方案通过系统包括，互感器电路、过零检测电路和CPU，CPU包括定时器，互感器电路的输出端与过零检测电路的输入端连接，过零检测电路的输出端与定时器的输入端连接，利用互感器电路和过零检测电路将正弦波转换为方波，利用CPU的定时器捕捉正跳沿和负跳沿对应过零点对应时间戳，进而得到电力系统频率，利用了硬件定时器捕捉的高精度特性，得到高精度时间戳，同时CPU可以根据高精度时间戳得到高精度频率。
[0004]第一方面，本申请实施例提供了一种基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，所述系统包括，互感器电路、过零检测电路和CPU，所述CPU包括定时器，所述互感器电路的输出端与所述过零检测电路的输入端连接，所述过零检测电路的输出端与所述定时器的输入端连接；
[0005]所述互感器电路，用于将一次侧的高压目标信号变换为二次侧的低压目标信号，并将所述低压目标信号输入至所述过零检测电路；
[0006]所述过零检测电路包括第一二极管、第二二极管和运算放大器，所述低压目标信号输入所述运算放大器的反向输入端电路，所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极与反向输入端电路连接，所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极所述运算放大器的正向输入端电路连接，正向输入端电路接地，所述运算放大器的输出端连接所述定时器的输入端。
[0007]在一些实施例中，所述互感器电路的一次侧设置有多个一次电阻。
[0008]在一些实施例中，所述互感器电路的二次侧设置有二次电阻和双向稳压管，所述二次电阻和双向稳压管的一端连接所述互感器电路的输出端，另一端接地。
[0009]在一些实施例中，所述运算放大器的反向输入端电路上设置有第一电阻，所述运
算放大器的反向输出端电路上设置有第二电阻。
[0010]在一些实施例中，所述运算放大器为芯片双运算放大器之一，其中，另一运算放大器连接有供电电源。
[0011]在一些实施例中，所述过零检测电路用于将低压目标信号的正弦波信号转换为方波，将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点。
[0012]在一些实施例中，所述定时器用于，在所述过零检测电路将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点时，生成所述过零点对应的时间戳。
[0013]在一些实施例中，所述CPU用于根据所述时间戳得到所述高压目标信号对应的电力系统频率。
[0014]在一些实施例中，所述CPU的定时器具有输入捕捉功能。
[0015]在一些实施例中，所述CPU用于根据电力系统频率范围44.5～55.0Hz，计算各个过零点时间戳之间的时间间隔，并过滤剔除谐波引起的过零点时间戳。
[0016]第二方面，本申请实施例提供了一种基于定时器捕捉过零点的频率测量方法，所述基于定时器捕捉过零点的频率测量方法应用于第1方面所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，所述系统包括，互感器电路、过零检测电路和CPU，所述CPU包括定时器，所述方法包括：
[0017]所述互感器电路将一次侧的高压目标信号变换为二次侧的低压目标信号，并将所述低压目标信号输入至所述过零检测电路；
[0018]所述过零检测电路将低压目标信号的正弦波信号转换为方波，将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点，所述定时器生成所述过零点对应的时间戳；
[0019]所述CPU根据所述时间戳得到所述高压目标信号对应的电力系统频率。
[0020]在一些实施例中，所述过零检测电路将低压目标信号的正弦波信号转换为方波，将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点，包括：
[0021]所述将低压目标信号的正弦波信号转换为方波；
[0022]将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点。
[0023]在一些实施例中，所述定时器生成所述过零点对应的时间戳，包括：
[0024]所述定时器捕捉跳边边沿输入，分别记录N个过零点时间戳，所述N个时间戳中包括，一个或多个正跳沿的时间戳t1、一个或多个负跳沿的时间戳t2。
[0025]在一些实施例中，所述CPU根据所述时间戳得到所述高压目标信号对应的电力系统频率，包括：
[0026]根据N个过零点时间戳中正跳沿的时间戳t1的个数M确定所述N个时间戳对应的所述低压目标信号中是否存在谐波；
[0027]在所述低压目标信号存在谐波的情况下，每两个过零点时间戳中取一个目标过零点时间戳，并根据多个所述目标过零点时间戳的时间间隔得到所述高压目标信号对应的电力系统频率；
[0028]或者，在所述低压目标信号不存在谐波的情况下，根据多个所述过零点时间戳的时间间隔得到所述高压目标信号对应的电力系统频率。
[0029]在一些实施例中，所述根据N个过零点时间戳中正跳沿的时间戳t1的个数M确定所述N个时间戳对应的所述低压目标信号中是否存在谐波，包括：
[0030]在M大于或者等于N+2的情况下，确定所述低压目标信号存在谐波；
[0031]或者，在M小于N+2的情况下，确定所述低压目标信号存在谐波。
[0032]第三方面，本申请实施例提供了一种控制器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中任意一项实施例所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量方法。
[0033]第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行如第一方面中任意一项实施例所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量方法。
[0034]本申请至少具有以下有益效果：本申请方案通过系统包括，互感器电路、过零检测电路和CPU，CPU包括定时器，互感器电路的输出端与过零检测电路的输入端连接，过零检测电路的输出端与定时器的输入端连接，互感器电路，用于将一次侧的高压目标信号变换为二次侧的低压目标信号，并将低压目标信号输入至过零检测电路，过零检测电路包括第一二极管、第二二极管和运算放大器，低压目标信号输入运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述系统包括，互感器电路、过零检测电路和CPU，所述CPU包括定时器，所述互感器电路的输出端与所述过零检测电路的输入端连接，所述过零检测电路的输出端与所述定时器的输入端连接；所述互感器电路用于将一次侧的高压目标信号变换为二次侧的低压目标信号，并将所述低压目标信号输入至所述过零检测电路；所述过零检测电路包括第一二极管、第二二极管和运算放大器，所述低压目标信号输入所述运算放大器的反向输入端电路，所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极与反向输入端电路连接，所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极所述运算放大器的正向输入端电路连接，正向输入端电路接地，所述运算放大器的输出端连接所述定时器的输入端。2.根据权利要求1所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述过零检测电路用于将低压目标信号的正弦波信号转换为方波，将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点。3.根据权利要求1所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述CPU用于根据电力系统频率范围44.5～55.0Hz，计算各个过零点时间戳之间的时间间隔，并过滤剔除谐波引起的过零点时间戳。4.一种基于定时器捕捉过零点的频率测量方法，其特征在于，所述基于定时器捕捉过零点的频率测量方法应用于权利要求1所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，所述系统包括，互感器电路、过零检测电路和CPU，所述CPU包括定时器，所述方法包括：所述互感器电路将一次侧的高压目标信号变换为二次侧的低压目标信号，并将所述低压目标信号输入至所述过零检测电路；所述过零检测电路将低压目标信号的正弦波信号转换为方波，将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点，所述定时器生成所述过零点对应的时间戳；所述CPU根据所述时间戳得到所述高压目标信号对应的电力系统频率。5.根据权利要求4所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，周懿，高有伦，
申请(专利权)人：航天银山电气有限公司，
类型：发明
国别省市：