CN108694279A - 一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，通过对每一个触发周期的检测和判断，以及对过零信号的有效性判断，有效防止了同步信号干扰导致的误触发，提高了系统的稳定性，最大限度确保了逆变可控硅和整流可控硅的安全，大大降低了运行维护成本。

Description

一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法

技术领域

本发明涉及中频感应熔炼技术领域，具体涉及一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法。

背景技术

目前市场上中频炉熔炼系统控制板大多采用模拟板，控制板上所有的功能都由模拟器件组合搭建而成，仅有少数几家企业采用了数字化控制技术。然而无论目前哪种技术，都存在由于电磁干扰而导致同步电流信号时序畸变，从而导致可控硅上下桥臂误触发的严重后果。目前主要处理措施仅仅是改善布线方式，采用带屏蔽双绞线，减少电流信号导线引入的干扰，对于大多数场合上述方式还是行之有效的。然而在一些极端恶劣的应用场合，例如一拖二开启时，一台满功率运行，另一台正在升温的过程中，两者的电流信号很容易互相干扰，从而导致那台满功率运行的设备可控硅短路，可控硅短路使得可控硅电流瞬间变大，母线电压瞬间降低，这种情况下极其容易击穿逆变可控硅。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，通过对每一个触发周期的检测和判断，以及对过零信号的有效性判断，有效防止了同步信号干扰导致的误触发，提高了系统的稳定性，最大限度确保了逆变可控硅和整流可控硅的安全，大大降低了运行维护成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，包括以下步骤：

1)过零信号发生时，对过零信号的有效性进行判断，若过零信号有效，进入步骤2)，否则继续进行过零信号的有效性判断；

2)脉冲计时器清零，并开始计时，直至脉冲信号触发，所计时间为T₃，若T₃大于触发延时时间，则对该次脉冲触发时间间隔T₁与上一次脉冲触发时间间隔T₂进行差值计算；

3)若|T₁-T₂|<200us，则触发脉冲信号，否则停机触发不平衡故障。

进一步的，所述步骤1)中，设过零信号发生的时刻距上一次发生有效过零时刻的时间间隔为T₄，若T₄时间段内有脉冲信号产生，且T₄减去脉冲产生时脉冲计时器所计时间大于300us，则过零信号有效。

进一步的，所述步骤1)中，有效的过零信号包括正过零有效信号和负过零有效信号，所述正过零有效信号是指过零检测比较器输出高电平，所述负过零有效信号是指过零检测比较器输出低电平。

进一步的，所述步骤2)中，触发延时时间为控制板根据中频炉运行所需功率进行确定。

进一步的，所述步骤3)中，触发信号输出前，还需将该次触发时间间隔T₁和上一次触发时间间隔T₂与系统保护周期相比较，只有当该次触发时间间隔和上一次触发时间间隔都大于系统保护周期时，才能输出触发信号。

进一步的，所述系统保护周期大于系统固有周期。

进一步的，所述步骤3)中，当脉冲信号触发后，还需根据下一次过零信号的触发时间以及同步信号的变化对变化后的同步信号的正确性进行判断，并根据判断结果触发下一次脉冲信号。

进一步的，所述脉冲信号包括正脉冲信号和负脉冲信号，设定从有效过零信号到下次发生过零信号的时间为T₄，则对变化后的同步信号进行正确性判断的方法为：

当触发负脉冲信号时，同步信号处于负半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从低电平变为高电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的正半轴信号；

当触发正脉冲信号时，同步信号处于正半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从高电平变为低电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的负半轴信号。

一种中频炉数字化控制板，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行以下处理：

1)过零信号发生时，对过零信号的有效性进行判断，若过零信号有效，进入步骤2)，否则继续进行过零信号的有效性判断；

2)脉冲计时器清零，并开始计时，直至脉冲信号触发，所计时间为T₃，若T₃大于触发延时时间，则对该次脉冲触发时间间隔T₁与上一次脉冲触发时间间隔T₂进行差值计算；

3)若|T₁-T₂|<200us，且T1和T2都大于系统保护周期，则触发脉冲信号，否则停机触发不平衡故障；

4)根据下一次过零信号的触发时间以及同步信号的变化对变化后的同步信号的正确性进行判断，并根据判断结果触发下一次脉冲信号。

进一步的，所述步骤4)中，设定从有效过零信号到下次发生过零信号的时间为T₄，则对变化后的同步信号进行正确性判断的方法为：

当触发负脉冲信号时，同步信号处于负半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从低电平变为高电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的正半轴信号；

当触发正脉冲信号时，同步信号处于正半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从高电平变为低电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的负半轴信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、提高了系统的稳定性，最大限度确保逆变可控硅和整流可控硅的安全，大大降低了运行维护成本；

2、推动了数字化控制板在中频炉行业中的应用，因为只有数字化控制系统才能做到每一个触发周期都能进行检测和判断；

3、通过微处理器和智能计算来判断过零信号的有效性，避免由于外部干扰导致的误判断使得脉冲信号误触发。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为逆变电流完全谐振时波形及同步信号变化；

图2为逆变电流不完全谐振时波形及同步信号变化；

图3为脉冲信号触发流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在目前对于可控硅上下桥臂误触发的主要处理措施仅仅是改善布线方式，对于一些极端恶劣的应用场合并不适用的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提供了一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，通过对每一个触发周期的检测和判断，以及对过零信号的有效性判断，有效防止了同步信号干扰导致的误触发，提高了系统的稳定性，最大限度确保了逆变可控硅和整流可控硅的安全，大大降低了运行维护成本。

图1为逆变电流完全谐振时波形，其中T₁为该次脉冲触发时间间隔，T₂为上一次脉冲触发时间间隔，T₃为从有效过零到脉冲触发的时间，T₄为从有效过零到下次硬件过零信号反转的时间，T₅为实际有效正过零到负过零的时间；如图1所示，当波形完全谐振的时候，T₃<T₄＝T₅，这种情况下过零点信号一般不会误触发。

而当波形不完全谐振但接近重合时，如图2所示，过零信号会有一次反转，这时T₄<T₃<T₅，控制板会误认为这次反转是一个有效的过零反转，因此必须考虑这种情况才能有效地防止误触发。

因此本申请提供了一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，如图3所示，包括以下步骤：

1)过零信号发生时，对过零信号的有效性进行判断，若过零信号有效，进入步骤2)，否则继续进行过零信号的有效性判断；

2)脉冲计时器清零，并开始计时，直至脉冲信号触发，所计时间为T₃，若T₃大于触发延时时间，则对该次脉冲触发时间间隔T₁与上一次脉冲触发时间间隔T₂进行差值计算；

3)若|T₁-T₂|<200us，则触发脉冲信号，否则停机触发不平衡故障。

所述步骤1)中，设过零信号发生的时刻距上一次发生有效过零时刻的时间间隔为T₄，若T₄时间段内有脉冲信号产生，且T₄减去脉冲产生时脉冲计时器所计时间大于300us，则过零信号有效。

所述步骤1)中，有效的过零信号包括正过零有效信号和负过零有效信号，所述正过零有效信号是指过零检测比较器输出高电平，所述负过零有效信号是指过零检测比较器输出低电平。

所述步骤2)中，触发延时时间为控制板根据中频炉运行所需功率进行确定。

所述步骤3)中，程序中必须保证|T₁-T₂|<200us才能输出触发信号，因为程序内部PID算法所增加或减小的时间步长最大也只有50us，因此200us既能防止同步信号干扰导致的误触发，又能保证系统自身变化导致的误动作。

所述步骤3)中，触发信号输出前，还需将该次触发时间间隔T₁和上一次触发时间间隔T₂与系统保护周期相比较，只有当该次触发时间间隔和上一次触发时间间隔都大于系统保护周期时，才能输出触发信号。

所述系统保护周期大于系统固有周期。系统固有周期一般设定为系统固有周期+100us。

所述步骤3)中，当脉冲信号触发后，还需根据下一次过零信号的触发时间以及同步信号的变化对变化后的同步信号的正确性进行判断，并根据判断结果触发下一次脉冲信号。

所述脉冲信号包括正脉冲信号和负脉冲信号，设定从有效过零信号到下次发生过零信号的时间为T₄，则对变化后的同步信号进行正确性判断的方法为：

当触发负脉冲信号时，同步信号处于负半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从低电平变为高电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的正半轴信号；

当触发正脉冲信号时，同步信号处于正半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从高电平变为低电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的负半轴信号。

如图1所示，T₄、T₅时刻为正半轴，只有在正半轴时，且T₄>T₃+300us，同步信号降到0时才认为是正确的负半轴同步信号。

一种中频炉数字化控制板，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行以下处理：

1)过零信号发生时，对过零信号的有效性进行判断，若过零信号有效，进入步骤2)，否则继续进行过零信号的有效性判断；

2)脉冲计时器清零，并开始计时，直至脉冲信号触发，所计时间为T₃，若T₃大于触发延时时间，则对该次脉冲触发时间间隔T₁与上一次脉冲触发时间间隔T₂进行差值计算；

3)若|T₁-T₂|<200us，且T1和T2都大于系统保护周期，则触发脉冲信号，否则停机触发不平衡故障；

4)根据下一次过零信号的触发时间以及同步信号的变化对变化后的同步信号的正确性进行判断，并根据判断结果触发下一次脉冲信号。

所述步骤4)中，设定从有效过零信号到下次发生过零信号的时间为T₄，则对变化后的同步信号进行正确性判断的方法为：

当触发负脉冲信号时，同步信号处于负半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从低电平变为高电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的正半轴信号；

当触发正脉冲信号时，同步信号处于正半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从高电平变为低电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的负半轴信号。

所述处理器为ARM系列32位单片机。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)过零信号发生时，对过零信号的有效性进行判断，若过零信号有效，进入步骤2)，否则继续进行过零信号的有效性判断；

2)脉冲计时器清零，并开始计时，直至脉冲信号触发，所计时间为T₃，若T₃大于触发延时时间，则对该次脉冲触发时间间隔T₁与上一次脉冲触发时间间隔T₂进行差值计算；

3)若|T₁-T₂|<200us，则触发脉冲信号，否则停机触发不平衡故障。

2.如权利要求1所述的一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，其特征在于，所述步骤1)中，设过零信号发生的时刻距上一次发生有效过零时刻的时间间隔为T₄，若T₄时间段内有脉冲信号产生，且T₄减去脉冲产生时脉冲计时器所计时间大于300us，则过零信号有效。

3.如权利要求1所述的一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，其特征在于，所述步骤1)中，有效的过零信号包括正过零有效信号和负过零有效信号，所述正过零有效信号是指过零检测比较器输出高电平，所述负过零有效信号是指过零检测比较器输出低电平。

4.如权利要求1所述的一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，其特征在于，所述步骤2)中，触发延时时间为控制板根据中频炉运行所需功率进行确定。

5.如权利要求1所述的一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，其特征在于，所述步骤3)中，触发信号输出前，还需将该次触发时间间隔T₁和上一次触发时间间隔T₂与系统保护周期相比较，只有当该次触发时间间隔和上一次触发时间间隔都大于系统保护周期时，才能输出触发信号。

6.如权利要求5所述的一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，其特征在于，所述系统保护周期大于系统固有周期。

7.如权利要求1所述的一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，其特征在于，所述步骤3)中，当脉冲信号触发后，需根据下一次过零信号的触发时间以及同步信号的变化对变化后的同步信号的正确性进行判断，并根据判断结果触发下一次脉冲信号。

8.如权利要求7所述的一种中频炉数字化控制板脉冲信号防误触方法，其特征在于，所述脉冲信号包括正脉冲信号和负脉冲信号，设定从有效过零信号到下次发生过零信号的时间为T₄，则对变化后的同步信号进行正确性判断的方法为：

当触发负脉冲信号时，同步信号处于负半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从低电平变为高电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的正半轴信号；

当触发正脉冲信号时，同步信号处于正半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从高电平变为低电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的负半轴信号。

9.一种中频炉数字化控制板，其特征在于，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行以下处理：

1)过零信号发生时，对过零信号的有效性进行判断，若过零信号有效，进入步骤2)，否则继续进行过零信号的有效性判断；

2)脉冲计时器清零，并开始计时，直至脉冲信号触发，所计时间为T₃，若T₃大于触发延时时间，则对该次脉冲触发时间间隔T₁与上一次脉冲触发时间间隔T₂进行差值计算；

3)若|T₁-T₂|<200us，且T1和T2都大于系统保护周期，则触发脉冲信号，否则停机触发不平衡故障；

4)根据下一次过零信号的触发时间以及同步信号的变化对变化后的同步信号的正确性进行判断，并根据判断结果触发下一次脉冲信号。

10.如权利要求9所述的一种中频炉数字化控制板，其特征在于，所述步骤4)中，设定从有效过零信号到下次发生过零信号的时间为T₄，则对变化后的同步信号进行正确性判断的方法为：

当触发负脉冲信号时，同步信号处于负半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从低电平变为高电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的正半轴信号；

当触发正脉冲信号时，同步信号处于正半轴，若T₄>T₃+300us，且同步信号从高电平变为低电平并持续一定的时间，则变化后的同步信号为正确的负半轴信号。