CN109633264B

CN109633264B - 一种中频电源的寻频方法、装置及设备

Info

Publication number: CN109633264B
Application number: CN201811526050.8A
Authority: CN
Inventors: 李晨东; 张东花
Original assignee: Shenzhen Invt Electric Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Invt Electric Co Ltd
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2021-07-06
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: CN109633264A

Abstract

本申请公开了一种中频电源的寻频方法，包括：沿频率递增或递减方向，在寻频范围内的各频率下，分别进行第一预设次数的电流采样；其中，当进行电流采样时，输出电压的相位为90度或270度；分别计算各所述频率下所述采样电流的均值；分析各所述均值确定谐振频率。该寻频方法可有效避免误将伪谐振频率作为正常谐振频率的情况发生，能够准确获取负载回路的谐振频率，提高寻频可靠性，确保中频电源高效运行；另外，该寻频方法的运算操作简单，运行占用时间少，可极大的提高寻频效率。本申请还公开了一种中频电源的寻频装置、设备及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

Description

一种中频电源的寻频方法、装置及设备

技术领域

本申请涉及工业自动化控制技术领域，特别涉及一种中频电源的寻频方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

中频电源是一种用于将三相工频电源变换成单相电源的静止变频装置，广泛应用于金属熔炼、臭氧发生器、电磁取暖等行业。当中频电源的负载为电感与电容并联或串联时，其所在回路会存在谐振频率。当中频电源的运行频率位于谐振频率附近时，负载主要呈现为电阻特性，此时中频电源的工作效率最大。于是，获取负载回路的谐振频率，成为实现中频电源高效工作的关键。

目前，中频电源应用中，主要包括如下两种获取谐振频率的方式：其一，根据相关仪器或电流传感器测得的回路输出的实时电流值或波形图，手动调节运行频率。当输出电流最大时，当前的运行频率即为谐振频率。该方法比较繁琐且调试不方便；其二，采用寻频的方式，通过自动调整运行频率，并在不同运行频率下计算设定时间内电流的有效值，比较各有效值，有效值最大时对应的频率即为谐振频率。虽然该方法调试方便，但在实际应用时，当寻频范围选择不当时，容易将伪谐振频率作为正常的谐振频率，从而使中频电源工作于伪谐振频率，进而致使中频电源工作效率较低。

因此，如何实现准确获取谐振频率，提高寻频可靠性，确保中频电源高效运行是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种中频电源的寻频方法、装置、设备及计算机可读存储介质，可以准确获取负载回路的谐振频率，提高寻频可靠性，确保中频电源高效运行。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种中频电源的寻频方法，包括：

沿频率递增或递减方向，在寻频范围内的各频率下，分别进行第一预设次数的电流采样；其中，当进行电流采样时，输出电压的相位为90度或270度；

分别计算各所述频率下所述采样电流的均值；

分析各所述均值确定谐振频率。

可选的，所述分析各所述均值确定谐振频率，包括：

比较各所述均值的大小，确定最大的所述均值对应的所述频率为所述谐振频率。

可选的，还包括：

在所述寻频范围内的各所述频率下，当所述输出电压的相位为0度时，分别进行第二预设次数的电流采样。

可选的，所述分别计算各所述频率下各采样电流的均值，包括：

分别计算各所述频率下，所述输出电压的相位为90度或270度时对应的所述采样电流的第一均值；

分别计算各所述频率下，所述输出电压的相位为0度时对应的所述采样电流的第二均值；

对应的，所述分析各所述均值确定谐振频率，包括：

根据

分别计算得到各所述频率下所述输出电压与所述输出电流的相位差；其中，θ为所述相位差，

为所述第二均值，

为所述第一均值；

比较各所述第一均值的大小以及分别比较各所述相位差与预设相位差值的大小；

确定所述相位差达到所述预设相位差值且所述第一均值最大时对应的所述频率为所述谐振频率。

可选的，所述第一预设次数与所述第二预设次数相等。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种中频电源的寻频装置，包括：

第一采样模块，用于沿频率递增或递减方向，在寻频范围内的各频率下，分别进行第一预设次数的电流采样；其中，当进行电流采样时，输出电压的相位为90度或270度；

计算模块，用于分别计算各所述频率下所述采样电流的均值；

分析模块，用于分析各所述均值确定谐振频率。

可选的，还包括：

第二采样模块，用于在所述寻频范围内的各所述频率下，当所述输出电压的相位为0度时，分别进行第二预设次数的电流采样。

可选的，所述计算模块包括：

第一计算子模块，用于分别计算各所述频率下，所述输出电压的相位为90度或270度时对应的所述采样电流的第一均值；

第二计算子模块，用于分别计算各所述频率下，所述输出电压的相位为0度时对应的所述采样电流的第二均值；

对应的，所述分析模块包括：

计算子模块，用于根据

为所述第二均值，

为所述第一均值；

比较子模块，用于比较各所述第一均值的大小以及分别比较各所述相位差与预设相位差值的大小；

确定子模块，用于确定所述相位差达到所述预设相位差值且所述第一均值最大时对应的所述频率为所述谐振频率。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种中频电源的寻频设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的中频电源的寻频方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的中频电源的寻频方法的步骤。

本申请所提供的中频电源的寻频方法，包括：沿频率递增或递减方向，在寻频范围内的各频率下，分别进行第一预设次数的电流采样；其中，当进行电流采样时，输出电压的相位为90度或270度；分别计算各所述频率下所述采样电流的均值；分析各所述均值确定谐振频率。

显然，本申请所提供的中频电源的寻频方法，仅采样输出电压的相位为90度或270度时对应的输出电流，从而即使寻频范围的上限或下限设置不当，本方法也可有效避免误将伪谐振频率作为正常谐振频率，能够实现准确获取负载回路的谐振频率，确保寻频准确性，保障中频电源高效运行。另外，本方法在采样得到各频率下的多个采样电流后，采用分别计算各频率下的采样电流的均值，进而通过分析各均值而确定谐振频率的方式实现寻频，其运算简单，运行占用时间少，可极大的提高寻频效率。

本申请所提供的中频电源的寻频装置、设备及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的中频电源的控制示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种中频电源的寻频方法的流程示意图；

图3为本申请实施例所提供的另一种中频电源的寻频方法的流程示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种中频电源的采样示意图；

图5为本申请实施例所提供的又一种中频电源的寻频方法的流程示意图；

图6为本申请实施例所提供的另一种中频电源的采样示意图；

图7为本申请实施例所提供的再一种中频电源的寻频方法的流程示意图；

图8为本申请实施例所提供的又一种中频电源的采样示意图；

图9为本申请实施例所提供的中频电源的寻频装置的示意图；

图10为本申请实施例所提供的中频电源的寻频设备的示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种中频电源的寻频方法、装置、设备及计算机可读存储介质，可以准确获取负载回路的谐振频率，提高寻频可靠性，确保中频电源高效运行。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的中频电源的控制示意图；结合图1，预先在控制器中选取一个计数器，并设置其计数方式为增减模式，即计数器的计数值由零逐渐增加至最大值，再由最大值减少为零，如此循环重复。通过设置合适的最大值，计数周期以及动作比较器值等，生成合适的PWM脉冲，以驱动逆变全桥电路中功率管导通或关断，从而使中频电源输出满足频率与占空比要求的交变电压。通过上述设置中频电源的输出电压的相位与计数器的计数值具有对应关系，具体可将计数器的最大值与输出电压的90度相位及270度相位相对应，即当计数器的计数值达到最大值时，对应的输出电压的相位为90度或270度。

基于上述对应方式展开阐述如下各实施例，可以明白的是，计数器的计数值与输出电压的相位间的对应关系包括但不限于上述方式，可以根据实际情况进行差异性设置。

实施例一

请参考图2，图2为本申请实施例所提供的一种中频电源的寻频方法的流程示意图；结合图2知，该寻频方法包括：

S100：沿频率递增或递减方向，在寻频范围内的各频率下，分别进行第一预设次数的电流采样；其中，当进行电流采样时，输出电压的相位为90度或270度；

具体的，预先设置寻频的上限与下限，确定寻频范围。设置频率递增或递减方向以及频率变化值与变化间隔时间。控制器寻频时，可沿频率递增或递减方向，在寻频范围内的各频率下，每当计数器的计数值达到最大值，即每当输出电压的相位为90度或270度时，便进行一次电流采样，直至当前频率发生改变。各变化间隔时间内计数器的计数值多次达到最大值，因此，在各频率下均可进行第一预设次数的电流采样。当然，该第一预设次数与计数器的计数周期以及频率的变化间隔时间相关，根据实际需要，相适应的设置计数器的计数周期或频率的变化间隔时间即可。

其中，可以只在输出电压的相位90度时进行电流采样；可以只在输出电压的相位为270度时进行电流采样；或者还可以在输出电压的相位为90度以及为270度时均进行电流采样。

S200：分别计算各频率下采样电流的均值；

具体的，在得到各频率下的多个采样电流的基础上，进一步，分别计算各频率下采样电流的均值。例如，假若分别在2000Hz、2200Hz以及2400Hz的频率下进行电流采样，且各频率下均采样得到10个采样电流，则分别计算2000Hz的频率下采样的10个采样电流的均值，2000Hz的频率下采样的10个采样电流的均值以及2000Hz的频率下采样的10个采样电流的均值，从而得到3个均值。

S300：分析各均值确定谐振频率。

具体的，中频电源的运行频率越接近谐振频率，输出电流越大，并当运行频率与谐振频率相等时，输出电流最大。在一种具体的实施方式中，分别得到各频率下采样电流的均值后，进一步可比较各均值的大小，其中最大的均值所对应的频率即为谐振频率。

综上所述，本申请所提供的中频电源的寻频方法，仅采样输出电压的相位为90度或270度时对应的输出电流，从而即使寻频范围的上限或下限设置不当，本方法也可有效避免误将伪谐振频率作为正常谐振频率，能够实现准确获取负载回路的谐振频率，确保寻频准确性，保障中频电源高效运行。另外，本方法在采样得到各频率下的多个采样电流后，采用分别计算各频率下的采样电流的均值，进而通过分析各均值而确定谐振频率的方式实现寻频，其运算简单，运行占用时间少，可极大的提高寻频效率。

实施例二

请参考图3，图3为本申请实施例所提供的另一种中频电源的寻频方法的流程示意图；结合图3，本实施例具体包括如下步骤：

S201：在寻频范围内的各频率下，当输出电压的相位为90度及270度时进行第一预设次数的电流采样；

S202：分别计算各频率下采样电流的均值；

S203：分析各均值确定谐振频率。

具体的，可参见图4，本实施例控制器在各频率下进行电流采样时，既采样输出电压的相位为90度时的输出电流，又采样输出电压的相位为270度时的输出电流。即各频率下既包含输出电压的相位为90度时的采样电流，又包含输出电压的相位为270度时的采样电流。进一步，计算各频率下采样电流的均值得到多个均值，进而分析各均值。具体而言，首先取各采样电流的绝对值，进而分别计算各频率下各绝对值的均值，进而比较各均值的大小，确定其中最大的均值对应的频率为谐振频率。

其中，本实施例中，频率的变化间隔时间Δt满足

n为采样次数；f为当前输出电压频率。

实施例三

请参考图5，图5为本申请实施例所提供的又一种中频电源的寻频方法的流程示意图；结合图5，本实施例具体包括如下步骤：

S301：在寻频范围内的各频率下，当输出电压的相位为90度或者为270度时进行第一预设次数的电流采样；

S302：分别计算各频率下采样电流的均值；

S303：分析各均值确定谐振频率。

具体的，本实施例中，控制器在各频率下进行电流采样时，仅采样输出电压的相位为90度时的输出电流或者仅采样输出电压的相位为270度时的输出电流。参见图6，以仅采样输出电压的相位为90度时的输出电流为例，各频率下，每当计数器的计数值达到最大值且此时该最大值对应于输出电压的输出相位为90度时，进行一次电流采样。进而在各频率下分别采样得到第一预设次数的采样电流的基础上，分别计算各频率下采样电流的均值，分析各均值，确定其中最大的均值对应的频率为谐振频率。由于本实施例仅采样输出电压的相位为90度时的输出电流，或者仅采样输出电压的相位为270度时的输出电流，即在输出电压同符号时进行电流采样，故理论上各采样电流也为同符号，因此在计算采样电流的均值时，可以直接计算各采样电流的均值，或者还可以首先取各采样电流的绝对值，然后计算各绝对值的均值。

其中，对应于本实施例，频率的变化间隔时间Δt满足

实施例四

请参考图7，图7为本申请实施例所提供的再一种中频电源的寻频方法的流程示意图；结合图7，本实施例具体包括如下步骤：

S401：在寻频范围内的各频率下，当输出电压的相位为90度或270度时进行第一预设次数的电流采样；

S402：当输出电压的相位为0度时，进行第二预设次数的电流采样；

具体的，本实施例旨在结合输出电压与输出电流的相位差进行寻频判断，以进一步提高寻频准确性。具体而言，结合图8，在寻频范围内的各频率下，每当计数器的计数值达到最大值，即输出电压的相位为90度或270度时，采样一次输出电流。另外，每当输出电压的相位为0度时，同样也进行一次电流采样。其中，可以将输出电压的相位为0度与计数器的计数值为零相对应，则每当计数器的计数值为零，就进行一次电流采样。从而，各频率下既有输出电压的相位为90度或270度时的采样电流，又有输出电压的相位为0度时的采样电流。

S403：分别计算各频率下，输出电压的相位为90度或270度时对应的采样电流的第一均值；分别计算各频率下，输出电压的相位为0度时对应的采样电流的第二均值；

S404：根据

分别计算得到各频率下输出电压与输出电流的相位差；其中，θ为相位差，

为第二均值，

为第一均值；比较各第一均值的大小以及分别比较各相位差与预设相位差值的大小；确定相位差达到预设相位差值且第一均值最大时对应的频率为谐振频率。

具体的，分别计算各频率下，输出电压的相位为90度或270度时对应的采样电流的第一均值

以及分别计算各频率下，输出电压的相位为0度时对应的采样电流的第二均值

进一步，根据

分别计算得到各频率下输出电压与输出电流的相位差θ，并比较各第一均值的大小以及分别比较各相位差θ与预设相位差值的大小；确定相位差达到预设相位差值且第一均值最大时对应的频率为谐振频率。例如，在2000Hz的频率下，第一均值为I₁，第二均值为I₂，相应的得到2000Hz的频率时，输出电压与输出电流的相位差为θ₁；在2200Hz的频率下，第一均值为I₃，第二均值为I₄，相应的得到2200Hz的频率下，输出电压与输出电流的相位差为θ₂；若θ₁达到预设相位差值，且I₁最大，则2000Hz即为谐振频率。其中，上述预设相位差值可以设置为一个接近零的较小数值。

另外，上述第一预设次数与第二预设次数可以相等，也可以不相等。对此，本申请不做唯一限定。

在一种优选的实施方式中，第一预设次数与第二预设次数相等。

具体的，为剔除系统误差带来的干扰，第一预设次数可与第二预设次数相等，此时，频率的变化间隔时间Δt满足

例如可仅采样输出电压的相位为90度时的输出电流，以及采样输出电压的相位为0度时的输出电流。从而各频率下，用于计算第一均值的采样电流的数量，与用于计算第二均值的采样电流的数量相等。当然，还可以仅采样输出电压的相位为270度时的输出电流，以及采样输出电压的相位为0度时的输出电流，同样可以达到上述目的。

本申请还提供了一种中频电源的寻频装置，下文描述的该寻频装置可以与上文描述的寻频方法相互对应参照。请参考图9，图9为本申请实施例所提供的中频电源的寻频装置的示意图；该寻频装置包括：

第一采样模块10，用于沿频率递增或递减方向，在寻频范围内的各频率下，分别进行第一预设次数的电流采样；其中，当进行电流采样时，输出电压的相位为90度或270度；

计算模块20，用于分别计算各频率下采样电流的均值；

分析模块30，用于分析各均值确定谐振频率。

在上述实施例的基础上，可选的，还包括：

第二采样模块，用于在寻频范围内的各频率下，当输出电压的相位为0度时，分别进行第二预设次数的电流采样。

在上述实施例的基础上，可选的，计算模块20包括：

第一计算子模块，用于分别计算各频率下，输出电压的相位为90度或270度时对应的采样电流的第一均值；

第二计算子模块，用于分别计算各频率下，输出电压的相位为0度时对应的采样电流的第二均值；

对应的，分析模块30包括：

计算子模块，用于根据

为第二均值，

为第一均值；

比较子模块，用于比较各第一均值的大小以及分别比较各相位差与预设相位差值的大小；

确定子模块，用于确定相位差达到预设相位差值且第一均值最大时对应的频率为谐振频率。

本申请还提供了一种中频电源的寻频设备，请参考图10，图10为本申请实施例所提供的中频电源的寻频设备的示意图；该寻频设备包括：

存储器1，用于存储计算机程序；

处理器2，用于执行该计算机程序时实现如下的步骤：

沿频率递增或递减方向，在寻频范围内的各频率下，分别进行第一预设次数的电流采样；其中，当进行电流采样时，输出电压的相位为90度或270度；分别计算各频率下采样电流的均值；分析各均值确定谐振频率。

对于本申请所提供的寻频设备的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不做赘述。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如下的步骤：

该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对于本申请所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不做赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备以及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可以上对本申请所提供的中频电源的寻频方法、装置、设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。