交交变频器电压电流变周期采样装置制造方法及图纸

一种交交变频器电压电流变周期采样装置，其特征在于，包括：传感器、匹配电阻、模拟量隔离器、调理放大器、A／D转换器、DSP、FPGA；连接关系为：传感器的输出端连接匹配电阻的输入端；匹配电阻的输出端连接模拟量隔离器的输入端；模拟量隔离器的输出端连接调理放大器的输入端；调理放大器的输出端连接A／D转换器的输入端；A／D转换器的输出端连接DSP的输入端；FPGA的输出端连接DSP的输入端；进一步地：匹配电阻将传感器输出的电流或电压信号调理成为模拟量隔离器输入电压信号；模拟量隔离器通过光信号隔离输入和输出两端的电气连接；调理放大器将模拟量隔离器的输出调节为A／D转换器要求的电压信号；A／D转换器将模拟量信号转换成数字量信号；每次FPGA输出晶闸管触发脉冲时向DSP发送一个脉冲信号；DSP控制A／D转换器转换频率，DSP在FPGA发送来的第k?1个触发脉冲时采样计数器清零，此后每次A／D转换器转换结束时将采样值记录下来并将采样计数器加1；当在FPGA发送来的第k个触发脉冲时，采样计数器的值为nk，即有nk个采样值被记录下来；将之前记录的nk个值累加求和，然后除以nk就得到第k?1和第k个触发脉冲之间的采样平均值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供了一种交交变频器电压电流变周期采样装置，包括：传感器、匹配电阻、模拟量隔离器、调理放大器、A／D转换器、DSP、FPGA。本技术采用平均值滤波的方法来获取电压、电流的有效信号，并加入了电流信号的断续补偿，与现有的技术相比，采样值精度高、运行可靠，而且结构简单、操作方便，不仅适用于交交变频器，也适用于交直交变频器。【专利说明】交交变频器电压电流变周期采样装置
本技术涉及交交变频器的电压、电流采样、滤波领域，尤其涉及一种交交变频器电压、电流采样、滤波算法，以使得交交变频器控制系统获得更加准确的电压、电流信号。
技术介绍
基于晶闸管的交交变频器具有效率高、易于实现负载侧与电源侧之间的能量回馈、过载能力强等优点，交交变频电励磁同步电机系统在大功率及特大功率低频场合如矿井提升、轧机、船舶推进和大型发电机交流励磁等领域有着广泛的应用。精确的采样值是高性能交交变频器良好运行的必要条件。但交交变频输出的电压、电流所含谐波较大，如果将直接采样到的电压、电流直接参与矢量控制的运算，将产生较大的误差，导致转矩脉动等问题。交交变频矢量控制系统所采用的晶闸管是离散工作的，每当触发脉冲作用时，改变一次输出状态，但是在两次脉冲之间是不可控的，工作周期长度由触发脉冲间隔决定。通常的数字控制系统都是固定周期采样，所以采样值无法与变周期的触发脉冲同步。
技术实现思路
针对现有技术中交交变频电压、电流采样困难的缺陷，本技术的目的是提供一种交交变频器电压电流变周期采样装置，本技术利用较高频率的固定周期采样和与触发脉冲同步的变周期滤波来实现交交变频电压、电流的信号获取。根据本技术提供的交交变频器电压电流变周期采样装置，包括:传感器、匹配电阻、模拟量隔离器、调理放大器、A / D转换器、DSP、FPGA;连接关系为:传感器的输出端连接匹配电阻的输入端；匹配电阻的输出端连接模拟量隔离器的输入端；模拟量隔离器的输出端连接调理放大器的输入端；调理放大器的输出端连接A / D转换器的输入端；A / D转换器的输出端连接DSP的输入端；FPGA的输出端连接DSP的输入端；进一步地:匹配电阻将传感器输出的电流或电压信号调理成为模拟量隔离器输入电压信号(+200mV ?-200mV)；模拟量隔离器通过光信号隔离输入和输出两端的电气连接；调理放大器将模拟量隔离器的输出调节为A / D转换器要求的+IOV?-1OV的电压信号；A / D转换器将模拟量信号转换成数字量信号；每次FPGA输出晶闸管触发脉冲时向DSP发送一个脉冲信号；DSP控制A / D转换器转换频率为6kHz，DSP在FPGA发送来的第k_l个触发脉冲时采样计数器清零，此后每次A / D转换器转换结束时将采样值记录下来并将采样计数器加I ;当在FPGA发送来的第k个触发脉冲时，采样计数器的值为nk，即有nk个采样值被记录下来；将之前记录的nk个值累加求和，然后除以nk就得到第k-Ι和第k个触发脉冲之间的采样平均值。优选地，模拟量隔离器的型号为HCPL-7840。优选地，调理放大器的型号为INA159。优选地，A / D转换器的型号为ADS8365。优选地，FPGA的型号为 EPF10K30AQC208。优选地，DSP的型号为 TMS320F28335。根据本技术能够实现一种交交变频器电压电流变周期采样方法，包括如下步骤:步骤1:晶闸管等效开关频率约为300Hz，对电压或电流信号进行采样，采样频率为 6kHz ；步骤2:在第k-Ι个触发脉冲输出时刻采样计数器清零；步骤3:第k-Ι个触发脉冲和第k个触发脉冲之间，每次采样点到来时将采样值记录下来并将采样计数器加I ;当第k个触发脉冲输出时，采样计数器的值为nk，即有nk个采样值被记录下来；步骤4:将之前记录的nk个值累加求和，然后除以nk就得到第k_l和第k个触发脉冲之间的采样平均值。优选地，所述步骤3包括如下子步骤:步骤3.1:采样点到来时判断第k个触发脉冲是否到来，如果没有则执行步骤3.2，如果已经到来则执行步骤3.4 ；步骤3.2:记录采样值；步骤3.3:采样计数器加I，然后执行步骤3.1 ；步骤3.4:输出每个采样值和采样计数器值。优选地，所述步骤4包括如下子步骤:步骤4.1:对nk采样值进行求和，得到总记录值；步骤4.2:总记录值除以nk就得到第k_l和第k个触发脉冲之间的采样平均值；步骤4.3:输出采样平均值；步骤4.4:采样计数器清零。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果:本技术采用平均值滤波的方法来获取电压、电流的有效信号，并加入了电流信号的断续补偿，与现有的技术相比，采样值精度高、运行可靠，而且结构简单、操作方便，不仅适用于交交变频器，也适用于交直交变频器。【专利附图】【附图说明】通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1是本技术的模拟量采样和滤波算法；图2和图3均是模拟量滤波前、后的波形图；图4是本技术的结构示意图。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本技术的保护范围。交交变频器的等效开关频率较低约为几百赫兹，若AD采样的频率取为几千赫兹，则这一频率将远高于几百赫兹的晶闸管触发脉冲输出频率。采用较高频率的固定周期采样和与触发脉冲同步的变周期滤波来实现对交交变频输出电压、电流信号的处理，将会达到较好的采样和滤波效果。如图1所示，交交变频器的等效开关频率较低约为300Hz，AD采样的频率取为6kHz，这一频率远高于约为300Hz触发脉冲输出频率。在第k-Ι个触发脉冲输出时刻采样计数器清零，此后每次AD采样点到来时将采样值记录下来并将采样计数器加I。当第k个触发脉冲输出时，采样计数器的值为nk，即有nk个采样值被记录下来。将之前记录的nk个值累加求和，然后除以nk就得到第k-Ι和第k个触发脉冲之间的采样平均值。以上对本技术的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本技术并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本技术的实质内容。【权利要求】1.一种交交变频器电压电流变周期采样装置，其特征在于，包括:传感器、匹配电阻、模拟量隔离器、调理放大器、A / D转换器、DSP、FPGA; 连接关系为: 传感器的输出端连接匹配电阻的输入端； 匹配电阻的输出端连接模拟量隔离器的输入端； 模拟量隔离器的输出端连接调理放大器的输入端； 调理放大器的输出端连接A / D转换器的输入端； A / D转换器的输出端连接DSP的输入端； FPGA的输出端连接DSP的输入端； 进一步地: 匹配电阻将传感器输出的电流或电压信号调理成为模拟量隔离器输入电压信号； 模拟量隔离器通过光信号隔离输入和输出两端的电气连接； 调理放大器将模拟量隔离器的输出调节为A / D转换器要求的电压信号； A / D转换器将模拟量信号转换成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交交变频器电压电流变周期采样装置，其特征在于，包括：传感器、匹配电阻、模拟量隔离器、调理放大器、A／D转换器、DSP、FPGA；连接关系为：传感器的输出端连接匹配电阻的输入端；匹配电阻的输出端连接模拟量隔离器的输入端；模拟量隔离器的输出端连接调理放大器的输入端；调理放大器的输出端连接A／D转换器的输入端；A／D转换器的输出端连接DSP的输入端；FPGA的输出端连接DSP的输入端；进一步地：匹配电阻将传感器输出的电流或电压信号调理成为模拟量隔离器输入电压信号；模拟量隔离器通过光信号隔离输入和输出两端的电气连接；调理放大器将模拟量隔离器的输出调节为A／D转换器要求的电压信号；A／D转换器将模拟量信号转换成数字量信号；每次FPGA输出晶闸管触发脉冲时向DSP发送一个脉冲信号；DSP控制A／D转换器转换频率，DSP在FPGA发送来的第k?1个触发脉冲时采样计数器清零，此后每次A／D转换器转换结束时将采样值记录下来并将采样计数器加1；当在FPGA发送来的第k个触发脉冲时，采样计数器的值为nk，即有nk个采样值被记录下来；将之前记录的nk个值累加求和，然后除以nk就得到第k?1和第k个触发脉冲之间的采样平均值。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜建国，徐亚军，李洪亮，罗，吴玮，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：实用新型
国别省市：