[發明專利]一種電感電流過零點的檢測裝置與檢測方法

有效

• 申請號: 201210153027.5
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102645576A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 張興;魯力;劉芳;楊淑英;王付勝;劉淳
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01R19/175
• 分類號: G01R19/175
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明屬于電路檢測技術領域，具體地說涉及一種判斷電流方向的電感電流過零點的檢測裝置與檢測方法。

背景技術

電感電流是開關頻率級的脈動電流，電感電流紋波越大，在零點處的過零點就會越多。如何準確判斷出電感電流方向，特別是在死區補償的場合，是我們研究的難點。目前判斷電感電流方向的方法有兩種：一種使用DSP中的硬件捕獲模塊(CAP)直接與零值比較，但是該種方法是在硬件上采用了低通濾波器，對檢測的信號造成了延時，導致不能準確判斷電流的過零點以及方向；另一種方法是采用滯環比較的方法，但是在實際系統中，紋波大小隨著電感大小、調制度變化而變化，這就造成滯環環寬難以確定，而且這種檢測方法還極容易造成過零點的來回抖動，引起振蕩的問題。

發明內容

針對采用DSP硬件捕獲模塊(CAP)和滯環比較法無法準確判斷出電感電流方向的技術難題，本發明提供一種電感電流過零點的檢測裝置與軟件檢測相結合的軟硬件方法，實現對電感電流的鎖相，繼而判斷出電感電流的過零點以及方向。本發明不僅克服了單獨采用硬件或軟件方法的缺陷，而且設備簡單，檢測便捷，可靠性高。

本發明所采用的技術方案是：

一種電感電流過零點的檢測裝置，由電流傳感器、分壓調理模塊、電壓跟隨模塊、上拉偏置模塊、DSP模塊、輸入模塊和LCD顯示模塊組成；

電流傳感器為基于霍爾原理的傳感器；

分壓調理模塊，將電流傳感器采樣得到的電流采樣信號經過電阻R14、R16轉換成為電壓信號，通過本模塊中的電阻R15和電容C1所構成的一階低通濾波器濾除采樣過程中信號的高次諧波得到交流濾波信號；

電壓跟隨模塊，由電阻R17和運算放大器U1構成；運算放大器U1起提高了輸入阻抗，以及降低分壓調理模塊的輸出阻抗的作用；交流濾波信號經過電壓跟隨模塊輸出電壓跟隨信號；

上拉偏置模塊，由電阻R18、R19、R20和電容C2組成；其中，電阻R18、R20均分來由本發明裝置的驅動電壓所提供的3.3V電源電壓后，將電壓跟隨模塊輸出的電壓跟隨信號轉換成了以1.65V為中間點的直流信號，該直流信號再經過電阻R19和電容C2所構成的低通濾波器的濾波后，得到直流濾波信號，隨后將此直流濾波信號接入DSP模塊中的ADC采樣模塊，進行模數處理；

DSP模塊是采用TMS320LF28335芯片，利用其內部的ADC采樣模塊和設定的算法程序進行模數處理；

輸入模塊和LCD顯示模塊，實現人機對話功能，將算法程序燒錄至DSP模塊內實現電感電流過零點的檢測功能，同時將DSP模塊按照算法程序的設定進行模數處理后的數據信息顯示在LCD上顯示。

使用時：

首先將本檢測裝置的電流傳感器串聯在待測電感的電流輸出端，將電流傳感器捕獲到的微弱的電荷信號依次經過分壓調理模塊、電壓跟隨模塊、上拉偏置模塊的信號處理后送入DSP模塊的ADC中；信號進入DSP的ADC后，采用鎖相算法鎖得該電感電流的相角θ；隨后對所取得的相角θ進行判定：若相角則電感電流為負向，電感電流方向標志位flag=0；若相角或則電感電流為正向，電感電流方向標志位flag=1；最后，通過DSP模塊內建的GPIO單元將電感電流的方向的檢測結果顯示在本設備的LCD上。

所述的一種電感電流過零點的檢測裝置，本檢測裝置的檢測算法是基于二階廣義積分器的單相鎖相環；將由本發明設備獲取并依次由分壓調理模塊、電壓跟隨模塊、上拉偏置模塊處理的電感電流v通過基于二階廣義積分器的正交信號發生器算法構造出兩相靜止坐標系αβ中的兩相正交信號v′和qv′，通過兩相靜止坐標系αβ到同步旋轉坐標系dq的坐標變換的方法，其中，α、β分別表示兩相靜止坐標系下的兩相，d軸表示有功分量，q軸表示無功分量。提取出q軸的無功分量v_q，然后通過鎖相環的原理使v_q＝0，實現對電感電流的鎖相。

所述的一種電感電流過零點的檢測裝置，其電流傳感器的型號為LA58P。

本發明的優點：本發明的電路結構簡單、緊湊，程序算法簡潔、精準，在檢測過程中不會導致待測電感上信號的延時或震蕩。

附圖說明：

圖1是本發明的硬件框圖。

圖2是分壓調理模塊調理圖。

圖3是電壓跟隨模塊調理圖。

圖4是上拉偏置模塊調理圖。

圖5是算法主程序流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

實施例：