[發(fā)明專利]基于虛擬正弦波的實時低速檢測裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711478612.1
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108181482A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹云龍;董曉光;鞠文龍
• 申請（專利權(quán)）人: 天津瑞能電氣有限公司
• 主分類號: G01P3/36
• 分類號: G01P3/36;G01P3/44
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

本發(fā)明提供了一種基于虛擬正弦波的實時低速檢測裝置，包括：脈沖編碼器，輸出Ao、Bo、So、Zo四組脈沖信號，其中脈沖Ao、Bo為等周期等占空比的數(shù)字脈沖，So為等周期變占空比脈沖，Zo為歸零脈沖；信號調(diào)理電路，為脈沖整形電路，采樣轉(zhuǎn)化模塊，為脈沖轉(zhuǎn)換電路，其四個輸入端分接收A、B、S、Z四路脈沖信號，四個輸出端分別輸出：倍頻脈沖AB、方向信號R、歸零信號Z和正弦采樣信號S；處理器，其輸入端連接采樣轉(zhuǎn)化模塊的四個輸出端。本發(fā)明達(dá)到滿足實時與快速的轉(zhuǎn)速計算，使轉(zhuǎn)速的測量精度更高，同時整個計算方式，采用中斷與DSP內(nèi)部計數(shù)器，不占用CPU時間，尤其適合直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及對于轉(zhuǎn)速閉環(huán)的實時控制系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于虛擬正弦波的實時低速檢測裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，測速方法有兩種，模擬電路硬件檢測和數(shù)字電路計算測速。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是DSP數(shù)字處理芯片的產(chǎn)生，大大提高了速度檢測的精度與范圍。而數(shù)字電路測速，也有不同的方式，最初的方式是使用外圍的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，將模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片檢測到的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再將數(shù)字量通過總線傳給CPU，再進(jìn)行計算。

現(xiàn)在，隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，一種芯片上會集成模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，而且在芯片內(nèi)部使用同一總線，使得檢測速度更快，同時由于總線在芯片內(nèi)部，也使得通信不會受到干擾。

對于數(shù)字芯片測量轉(zhuǎn)速，CPU處理的方法也有下列幾種：1、等時間位差法(M法)。2、等角度計數(shù)法(T法)。3、M/T法。

等時間位差法(M法)，使用CPU的兩次采樣周期，將兩次采樣檢測到的編碼器位置計數(shù)進(jìn)行做差，通過角度與時間計算出轉(zhuǎn)速，但是此方法在低轉(zhuǎn)速下，兩次檢測位置差距很小，再與相同時間的間隔做比，所以在低速的時候就會產(chǎn)生很大誤差。

等角度計數(shù)法(T法)，使用編碼器產(chǎn)生的兩次脈沖，觸發(fā)CPU對于時間的計數(shù)，然后通過兩次脈沖對于時間計數(shù)的比值計算出轉(zhuǎn)速，但是在高轉(zhuǎn)速下，兩次脈沖的時間間隔會很小，所以高速的時候也會產(chǎn)生很大的誤差。

M/T法是兩種方法的結(jié)合，即在M法的一個周期后，同時再記錄一次最后采樣脈沖的時間間隔，然后相加，形成M/T法，即低速的時候，兩次檢測位置差距很小，位置計數(shù)值幾乎為零，M法幾乎為零，測速結(jié)果以T法為主。在高速的時候，兩次脈沖時間很小，T法時間計數(shù)幾乎為零，速度結(jié)果以M法為主。

但是無論是M法、T法還是M/T法，都必須要求有編碼器脈沖，編碼器脈沖必須出現(xiàn)兩次才能進(jìn)行計算提取轉(zhuǎn)速，而且轉(zhuǎn)速計算值在第二次脈沖出現(xiàn)瞬間由于0-1變化出現(xiàn)轉(zhuǎn)速階躍或者抖動，所以無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的快速提取。

當(dāng)今大部分設(shè)備、儀器，在使用轉(zhuǎn)速作為閉合控制的實時系統(tǒng)中，必須要求轉(zhuǎn)速計算的實時快速，而這是現(xiàn)有算法無法滿足的。

此外，對于大多數(shù)轉(zhuǎn)速算法，只對轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行單一的檢測，無法對信號進(jìn)行判斷，所以產(chǎn)生了已經(jīng)趨于穩(wěn)定的速度系統(tǒng)緩慢漂移直至故障的情況。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種基于虛擬正弦波的實時低速檢測裝置，使轉(zhuǎn)速的測量精度更高，同時整個計算方式，采用中斷與DSP內(nèi)部計數(shù)器，不占用CPU時間。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種基于虛擬正弦波的實時低速檢測裝置，包括脈沖編碼器、信號調(diào)理電路、采樣轉(zhuǎn)化模塊和處理器，

首先，脈沖編碼器實測的轉(zhuǎn)速輸出Ao、Bo、So、Zo四路電信號，然后通過信號調(diào)理電路得到兩路數(shù)字脈沖信號A、B，一路模擬正弦信號S，以及一路歸零脈沖信號Z；之后，將此四路信號送進(jìn)采樣轉(zhuǎn)化模塊處理，最后將采樣轉(zhuǎn)化模塊的輸出信號送進(jìn)DSP的CPU處理器中進(jìn)行計算，得到轉(zhuǎn)速。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：