一種使用ECAP中斷實現(xiàn)電壓頻率和相位跟蹤的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種使用ECAP中斷實現(xiàn)電壓頻率和相位跟蹤的方法，具體包括：將輸入電壓由正弦波轉(zhuǎn)化為方波；將方波信號輸入到控制器的ECAP捕捉引腳，通過ECAP中斷來計算方波信號的周期值zc；同時記錄中斷發(fā)生時刻逆變器輸出電壓的相位值；將輸入方波信號的下降沿定義為輸入電壓信號的零相位，根據(jù)周期值和相位差值進行頻率相位調(diào)整，使得輸出電壓的頻率相位跟蹤輸入電壓的頻率相位。使用軟件進行鎖頻、鎖相，進而進行頻率相位的跟蹤，控制方法靈活，簡化了控制系統(tǒng)，同時避免使用大量的電阻電容等模擬器件，克服了模擬電路器件老化和功耗較高的缺點。同時使電路具有較好的實時性，克服了控制存在滯后，容易受干擾，輸入、輸出電壓存在相位差等諸多缺點。

Method for realizing voltage frequency and phase tracking by using ECAP interrupt

The invention relates to a method of interrupt, voltage frequency and phase tracking using ECAP including the input voltage by the sine wave into Fang Bo; the square wave signal input to the controller of the ECAP capture pin, ZC cycle square wave signal is calculated through the ECAP interrupt; also recorded the occurrence time of the inverter output voltage phase interruption the value will decrease; input square wave signal along defined as zero phase input voltage signal, the frequency is adjusted according to the phase cycle value and phase difference, frequency and phase tracking of the input voltage makes the frequency and phase of output voltage. Use the software, and then the phase locked frequency, frequency and phase tracking, flexible control method, the control system is simplified, and avoid the use of a large number of such resistance capacitance simulator, analog circuit device overcomes the disadvantages of high power consumption and aging. At the same time, the circuit has better real-time performance, and overcomes many shortcomings, such as delay in control, interference easily, and phase difference between input and output voltage.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種使用ECAP中斷實現(xiàn)電壓頻率和相位跟蹤的方法
本專利技術(shù)涉及電壓頻率和相位跟蹤
，尤其涉及一種使用ECAP中斷實現(xiàn)電壓頻率和相位跟蹤的方法。
技術(shù)介紹
通常柴油發(fā)電機組所產(chǎn)生的電能品質(zhì)無法滿足要求，需要借助在線式UPS對機組發(fā)出的電能進行變換，進而向負(fù)載提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻和波形失真度極小的高品質(zhì)正弦波電源。對輸入電壓的頻率和相位進行跟蹤是在線式UPS的一項關(guān)鍵技術(shù)，為保證逆變旁路切換過程不對負(fù)載產(chǎn)生過大的沖擊，UPS的逆變輸出電壓必須與輸入電壓的頻率及相位保持一致，因此需要通過技術(shù)手段確保輸出電壓能跟蹤輸入電壓的頻率和相位。現(xiàn)有技術(shù)中通常采用模擬鎖相環(huán)電路,但是模擬控制需要的電路復(fù)雜，分立元器件數(shù)量多，容易受溫度和電磁噪聲的影響。而專用的模擬控制芯片雖然簡化了控制系統(tǒng)，但反饋控制網(wǎng)絡(luò)中仍需要大量的電阻電容等模擬器件，存在器件老化和功耗較高的缺點。而使用AD采樣的數(shù)字鎖相環(huán)電路，由于AD采樣電路的延時，以及模擬信號量化編碼過程中的誤差，造成使用AD采樣的數(shù)字鎖相環(huán)電路實時性不好，控制存在滯后，容易受干擾，輸入、輸出電壓存在相位差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
鑒于上述的分析，本專利技術(shù)旨在提供一種使用ECAP中斷實現(xiàn)電壓頻率和相位跟蹤的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多問題。本專利技術(shù)的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：在基于本專利技術(shù)方法的一個實施例中，提供了一種使用ECAP中斷實現(xiàn)電壓頻率和相位跟蹤的方法，具體包括：S1、將輸入電壓由正弦波轉(zhuǎn)化為方波；S2、將方波信號輸入到控制器的ECAP捕捉引腳，通過ECAP中斷來計算方波信號的周期值zc；同時記錄中斷發(fā)生時刻輸出電壓的相位值，此相位值即為輸出電壓和輸入電壓的相位差值deta_p；S3、根據(jù)周期值zc和相位差值deta_p進行頻率相位調(diào)整，使得輸出電壓的頻率相位跟蹤輸入電壓的頻率相位。進一步，所述步驟S1具體包括：對輸入電壓降壓、濾波后輸入到過零比較器中，將輸入電壓正弦波中大于0的部分轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ǖ恼胫埽瑢⑤斎腚妷赫也ㄖ行∮?的部分轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ盘柕呢?fù)半周。進一步，所述步驟S2具體包括：控制器為DSPTMS320F28335，將方波信號輸入到DSPTMS320F28335的GPIO24引腳，將GPIO24引腳設(shè)置為ECAP捕捉引腳，利用DSP的ECAP模塊捕捉方波信號的上升沿和下降沿，設(shè)置ECAP為連續(xù)捕捉模式，當(dāng)方波信號跳變時，ECAP模塊內(nèi)部定時器進行捕捉，連續(xù)兩個下降沿之間的時間間隔即為方波信號的周期值。進一步，所述步驟S3具體包括：S31、將當(dāng)前周期值cf賦值為周期值zc，將相位暫存值deta_temp賦值為相位差值deta_p；S32、根據(jù)cf的值判斷輸入電壓是否在要跟蹤的頻率范圍，并設(shè)置跟蹤標(biāo)志變量flag_tra_sv的值；S33、判斷跟蹤標(biāo)志量flag_tra_sv的值是否為0x0fff，是，則執(zhí)行步驟S34進行頻率相位的跟蹤；否則執(zhí)行步驟S37，將輸入電壓頻率設(shè)置為默認(rèn)值；S34、計算輸出頻率和輸入頻率的差值deta_f；S35、根據(jù)deta_f、deta_temp的值對輸出電壓的周期值進行調(diào)整；S36、判斷是否為同相位并給相位標(biāo)識變量synp賦值；S37、頻率相位不跟蹤時設(shè)置為默認(rèn)值；S38、調(diào)整EPWM周期寄存器的值。進一步，所述步驟S32具體包括：S321、判斷跟蹤標(biāo)志量flag_tra_sv的當(dāng)前值是否為0，是，則判斷輸入電壓周期值是否在跟蹤范圍內(nèi)，是，則跟蹤標(biāo)志量flag_tra_sv＝＝0x0fff，然后執(zhí)行步驟S322；否，則執(zhí)行步驟S322；S322、判斷輸入電壓周期值是否不在跟蹤范圍內(nèi)，是，則跟蹤標(biāo)志量flag_tra_sv＝＝0，并執(zhí)行步驟S33；否，則執(zhí)行步驟S33。進一步，所述步驟S34包括：捕獲當(dāng)前輸入電壓周期值cf,判斷cf的值是否大于等于上次捕獲的輸入電壓周期值lf，并將二者的差值賦值給deta_f；當(dāng)cf≥lf時，deta_f＝cf-lf；當(dāng)cf＜lf時，deta_f＝lf-cf；進一步，所述步驟S35具體包括：S351、根據(jù)deta_f的值對輸出電壓的周期值cf進行調(diào)整；cf≥lf：當(dāng)deta_f<3時，cf＝lf+1；當(dāng)3≤deta_f<8時，cf＝lf+3；當(dāng)deta_f≥8時，cf＝lf+5；cf＜lf：當(dāng)deta_f<3時，cf＝lf-1；當(dāng)3≤deta_f<8時，cf＝lf-3；當(dāng)deta_f≥8時，cf＝lf-5；S352、根據(jù)deta_temp對輸出電壓的周期值進行調(diào)整；當(dāng)輸出電壓相位超前輸入電壓相位時，增大輸出電壓的周期值，當(dāng)輸出電壓的相位滯后輸入電壓相位時，減小輸出電壓的周期值。進一步，所述步驟S38具體包括：S381、通過ef＝cf將調(diào)整后的數(shù)據(jù)存儲下來，用pwmpr＝ef設(shè)置好周期寄存器最終要寫入的數(shù)據(jù)，通過lf＝pwmpr記錄當(dāng)前周期寄存器內(nèi)寫入的值，用于下個循環(huán)的頻率相位調(diào)整；S382、設(shè)置EPWM1和EPWM2周期寄存器的值為pwmpr，從而產(chǎn)生互補的驅(qū)動信號驅(qū)動IGBT的逆變橋，進而產(chǎn)生頻率和相位與輸入電壓一致的交流電。進一步，所述步驟為一次頻率相位的調(diào)整過程，ECAP模塊通過中斷方式不斷獲取到輸入電壓的周期和相位數(shù)據(jù)，將新采樣到的周期和相位數(shù)據(jù)重新應(yīng)用到上述調(diào)整過程，循環(huán)執(zhí)行，實現(xiàn)輸出電壓持續(xù)跟蹤輸入電壓的頻率和相位。本專利技術(shù)有益效果如下：使用軟件進行鎖頻、鎖相，進而進行頻率相位的跟蹤，控制方法靈活，簡化了控制系統(tǒng)，同時避免使用大量的電阻電容等模擬器件，克服了模擬電路器件老化和功耗較高的缺點。同時使電路具有較好的實時性，克服了控制存在滯后，容易受干擾，輸入、輸出電壓存在相位差等諸多缺點。本專利技術(shù)的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本專利技術(shù)而了解。本專利技術(shù)的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。附圖說明附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認(rèn)為是對本專利技術(shù)的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。圖1為輸入電壓正弦波轉(zhuǎn)方波硬件電路；圖2為本專利技術(shù)實施例跟蹤輸入電壓頻率相位原理圖；圖3為頻率相位跟蹤方法流程圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖來具體描述本專利技術(shù)的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本專利技術(shù)的實施例一起用于闡釋本專利技術(shù)的原理。根據(jù)本專利技術(shù)的一個具體實施例，公開了一種使用ECAP(增強型脈沖捕獲)中斷實現(xiàn)電壓頻率和相位跟蹤的方法，具體包括：S1、將輸入電壓由正弦波轉(zhuǎn)化為方波；對輸入電壓進行降壓、濾波，然后將信號輸入到過零比較器中，從而將輸入電壓正弦波中大于0的部分轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ǖ恼胫?，將輸入電壓正弦波中小?的部分轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ盘柕呢?fù)半周，輸入電壓正弦波轉(zhuǎn)換為方波的硬件電路如圖1所示。S2、將方波信號輸入到控制器的ECAP捕捉引腳，通過ECAP中斷來計算方波信號的周期值zc；同時記錄中斷發(fā)生時刻逆變器輸出電壓的相位值，此相位值即為輸出電壓和輸入電壓的相位差值deta_p?？刂破鳛镈SPTMS320F28335，方波信號輸入到DSPTMS320F28335的GPIO24引腳，將GPIO24引腳設(shè)置為ECAP捕捉引腳，利用DSP的ECAP模塊捕捉方波信號的上升沿和下本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種使用ECAP中斷實現(xiàn)電壓頻率和相位跟蹤的方法，其特征在于，具體包括：S1、將輸入電壓由正弦波轉(zhuǎn)化為方波；S2、將方波信號輸入到控制器的ECAP捕捉引腳，通過ECAP中斷來計算方波信號的周期值zc；同時記錄中斷發(fā)生時刻輸出電壓的相位值，此相位值即為輸出電壓和輸入電壓的相位差值deta_p；S3、根據(jù)周期值zc和相位差值deta_p進行頻率相位調(diào)整，使得輸出電壓的頻率相位跟蹤輸入電壓的頻率相位。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種使用ECAP中斷實現(xiàn)電壓頻率和相位跟蹤的方法，其特征在于，具體包括：S1、將輸入電壓由正弦波轉(zhuǎn)化為方波；S2、將方波信號輸入到控制器的ECAP捕捉引腳，通過ECAP中斷來計算方波信號的周期值zc；同時記錄中斷發(fā)生時刻輸出電壓的相位值，此相位值即為輸出電壓和輸入電壓的相位差值deta_p；S3、根據(jù)周期值zc和相位差值deta_p進行頻率相位調(diào)整，使得輸出電壓的頻率相位跟蹤輸入電壓的頻率相位。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：對輸入電壓降壓、濾波后輸入到過零比較器中，將輸入電壓正弦波中大于0的部分轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ǖ恼胫埽瑢⑤斎腚妷赫也ㄖ行∮?的部分轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ盘柕呢?fù)半周。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：控制器為DSPTMS320F28335，將方波信號輸入到DSPTMS320F28335的GPIO24引腳，將GPIO24引腳設(shè)置為ECAP捕捉引腳，利用DSP的ECAP模塊捕捉方波信號的上升沿和下降沿，設(shè)置ECAP為連續(xù)捕捉模式，當(dāng)方波信號跳變時，ECAP模塊內(nèi)部定時器進行捕捉，連續(xù)兩個下降沿之間的時間間隔即為方波信號的周期值。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：S31、將當(dāng)前周期值cf賦值為周期值zc，將相位暫存值deta_temp賦值為相位差值deta_p；S32、根據(jù)cf的值判斷輸入電壓是否在要跟蹤的頻率范圍，并設(shè)置跟蹤標(biāo)志變量flag_tra_sv的值；S33、判斷跟蹤標(biāo)志量flag_tra_sv的值是否為0x0fff，是，則執(zhí)行步驟S34進行頻率相位的跟蹤；否則執(zhí)行步驟S37，將輸入電壓頻率設(shè)置為默認(rèn)值；S34、計算輸出頻率和輸入頻率的差值deta_f；S35、根據(jù)deta_f、deta_temp的值對輸出電壓的周期值進行調(diào)整；S36、判斷是否為同相位并給相位標(biāo)識變量synp賦值；S37、頻率相位不跟蹤時設(shè)置為默認(rèn)值；S38、調(diào)整EPWM周期寄存器的值。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟S32具體包括：S321、判斷跟蹤標(biāo)志量flag_tra_sv的當(dāng)前值是否為0，是...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉承坤，胡永峰，鄂智佳，
申請(專利權(quán))人：北京機械設(shè)備研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11