[發(fā)明專利]一種基于速度閉環(huán)控制的軟件極性判斷直流電場測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910644300.6
• 申請日: 2019-07-17
• 公開（公告）號: CN110412363B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 張廣洲;馮智慧;王海濤;王佳婕;張曉琴;方書博;李牧;韓晴
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司
• 主分類號: G01R29/14
• 分類號: G01R29/14;G01R29/12;H02P27/08;G05B11/42
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

1.一種基于速度閉環(huán)控制的軟件極性判斷直流電場測量系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括信號處理模塊、信號偏置模塊、電壓比較模塊、電機速度控制模塊、速度測量模塊、速度調節(jié)模塊、控制器；

所述信號處理模塊采集并反相放大被測電場信號，放大后的所述電場信號一路經(jīng)所述電壓比較模塊輸出電場方波信號，以輸入到所述控制器的I/O口，另一路經(jīng)過所述信號偏置模塊處理后輸入到所述控制器的A/D通道；

所述電機速度控制模塊輸出的光柵信號經(jīng)所述速度測量模塊處理得到速度信號，并傳遞給所述控制器的外部中斷端口；

所述控制器在所述速度信號引起外部中斷時，通過所述速度調節(jié)模塊計算電機的PWM信號以控制電機轉速變化與預設值一致；

所述控制器在所述速度信號引起外部中斷的時間段內，獲取所述電場方波信號的電平狀態(tài)，并根據(jù)所述電場方波信號的電平狀態(tài)和所述電場信號經(jīng)過反相放大器次數(shù)，判斷所述電場信號的極性。

2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器具體用于：

所述光柵信號每N次引起外部中斷時，調用所述速度調節(jié)模塊中的PID中斷程序進行一次PID運算，計算出電機驅動脈沖占空比，并根據(jù)所述電機驅動脈沖占空比輸出用于驅動電機的PWM信號至所述電機速度控制模塊，其中N為正整數(shù)。

3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器的外部中斷端口設置為下降沿觸發(fā)方式。

4.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器具體還用于：

調用所述速度調節(jié)模塊中的PID中斷程序按照預設的控制周期，根據(jù)所述電機驅動脈沖占空比的大小，在小于所述電機驅動脈沖占空比的時間內，輸出的所述PWM信號為高電平，在大于所述電機驅動脈沖占空比的時間內，輸出的所述PWM信號為低電平。

5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在所述速度信號引起外部中斷時，通過所述速度調節(jié)模塊計算電機的PWM信號以控制電機轉速變化與預設值一致，實現(xiàn)電機速度閉環(huán)控制，且保證轉速調節(jié)誤差不超過0.5%。

6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓比較模塊包括過零比較電路，所述電場信號經(jīng)過所述過零比較電路形成低電平為0V、高電平為5V的電場方波信號。

7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號偏置模塊具體用于：

將所述信號處理模塊放大后的電場信號處理成正偏置電場信號，并傳遞給所述控制器；

所述控制器具體還用于：

根據(jù)所述正偏置電場信號進行A/D轉換，并計算得到所述電場信號的大小。

8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號偏置模塊將所述信號處理模塊放大后的電場信號偏置到2.5V，得到所述正偏置電場信號。

9.根據(jù)權利要求1至8任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器具體還用于：

在所述速度信號引起外部中斷的時間段內，所述速度信號保持低電平狀態(tài)，調用所述速度調節(jié)模塊中的PID中斷程序，讀取接收到所述電場方波信號的電平狀態(tài)，并分別記錄高電平和低電平的次數(shù)；

如果記錄的高電平次數(shù)大于低電平次數(shù)，則將所述時間段的所述電場方波信號記錄為高電平狀態(tài)，否則將所述時間段的所述電場方波信號記錄為低電平狀態(tài)。

10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器具體還用于：

在所述速度信號保持低電平狀態(tài)、且所述電場信號經(jīng)過所述信號處理模塊中的反相放大器的次數(shù)為奇數(shù)時，若所述電場方波信號為低電平狀態(tài)，則確定所述電場信號為正極性，若所述電場方波信號為高電平狀態(tài)，則確定所述電場信號為負極性；

在所述速度信號保持低電平狀態(tài)、且所述電場信號經(jīng)過所述信號處理模塊中的反相放大器的次數(shù)為偶數(shù)時，若所述電場方波信號為低電平狀態(tài)，則確定所述電場信號為負極性，若所述電場方波信號為高電平狀態(tài)，則確定所述電場信號為正極性。