[發明專利]一種基于速度閉環控制的軟件極性判斷直流電場測量系統

有效

• 申請號: 201910644300.6
• 申請日: 2019-07-17
• 公開（公告）號: CN110412363B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（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

本發明公開一種基于速度閉環控制的軟件極性判斷直流電場測量系統，系統包括信號處理模塊、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、速度調節模塊、控制器；電場信號處理模塊采集并反相放大被測電場信號，一路經電壓比較后輸出電場方波信號以輸入到控制器的I/O口，另一路經過信號偏置后輸入到控制器的A/D通道；電機速度控制模塊輸出光柵信號經速度測量模塊得到速度信號，傳遞給控制器的外部中斷端口，控制器在速度信號引起外部中斷時，通過速度調節模塊輸出PWM信號以控制電機轉速變化與預設值一致，實現閉環控制；控制器在光柵信號引起外部中斷的時間段內，根據電場方波信號的電平狀態和電場信號經過放大器次數判斷電場極性。

技術領域

本發明涉及電場測量技術領域，尤其涉及一種基于速度閉環控制的軟件極性判斷直流電場測量系統。

背景技術

目前，合成電場測試儀多采用穩壓開環控制電機速度、硬件鑒相電路實現合成電場信號的處理方式。電機轉速決定傳感器輸出的電場信號和光柵輸出的信號頻率，光柵信號和電場信號頻率相同，根據電場極性不同，二者信號的相位或相同或相反。利用這一特性，使用硬件鑒相電路可實現電場信號處理，得到正極性信號或負極性信號。負極性信號在經過一次反相放大器變為正極性信號，以便A/D處理。但硬件鑒相電路需要硬件元器件較多，調整難度大。

此外，穩壓電路雖然在較大范圍內可以穩定輸出某一個電壓值，但由于電機性能不同，負載發生變化時(如電機卡澀、軸承摩擦力增大等)，都會影響電機速度，電機轉速變化必將影響測量信號頻率變化，進而影響結果的準確性。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一，為此本發明提供了一種基于速度閉環控制的軟件極性判斷直流電場測量系統。

本發明實施例提供的具體技術方案如下：

提供了一種基于速度閉環控制的軟件極性判斷直流電場測量系統，所述系統包括信號處理模塊、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，并根據所述電場方波信號的電平狀態和所述電場信號經過反相放大器次數，判斷所述電場信號的極性。

進一步地，所述控制器具體用于：

所述速度信號每N次引起外部中斷時，調用所述速度調節模塊中的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。

進一步地，所述控制器的外部中斷端口設置為下降沿觸發方式。

進一步地，所述控制器具體還用于：

調用所述速度調節模塊中的PID中斷程序按照預設的控制周期，根據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。

進一步地，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，實現電機速度閉環控制，且保證電機速度調節誤差不超過0.5％。