CN110618308A - 一种单相变交流电压零点检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单相交流电压零点检测方法及装置，所述方法包括：获取输入的交流电压频率以及再生载波频率，并根据所述交流电压频率与所述再生载波频率设置采样次数；按照预设周期从预设的锯齿波计数器中获取计数数据，将所述计数数据与所述采样次数进行比较，根据比较结果对所述锯齿波计数器的计数数据进行调整并获取调整后的计数数据；根据所述调整后的计数数据获取零点信号，对输入电压以及电压方波进行积分处理，对所述零点信号进行判定，根据判定结果输出所述零点信号。本发明通过采集检测点的电压，从而找到输入电压的零点，具有很大的抗干扰性，提高检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及电压检测领域，尤其涉及的是一种单相变交流电压零点检测方法及装置。
背景技术
如图1中所示，在图1中，交流电AC输入后，经过整流桥(UniversalBridge)，在经过电感L和IGBT(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)升压后，经过电容C滤波，然后给负载R供电。现有技术中升压一般采用PFC算法，其中一种常用算法需要用到再生的交流输入电压。减少外部谐波对控制环路的干扰。通常做法是，检测交流电压的过零点，以该点为再生电压的零点生成一个正弦半波，模拟整流桥后的输入电压。
现有技术中常用的做法是采集点Vin(如图1中所示)的电压，由于采样精度问题、采样参考电压波动、外部干扰电压等等因素，如简单的做一个Vin电压低于n伏则产生过零信号，则很容易产生一个错误的过零信号。错误的信号进入到运算后，会引起不可测的后果。可见，现有技术中存在抗干扰性差，检测结果不准确的问题。
因此，现有技术还有待改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种单相变交流电压零点检测方法及装置，旨在解决现有技术中存在抗干扰性差，检测结果不准确的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种种单相交流电压零点检测方法，其中，所述方法包括：
获取输入的交流电压频率以及再生载波频率，并根据所述交流电压频率与所述再生载波频率设置采样次数；
按照预设周期从预设的锯齿波计数器中获取计数数据，将所述计数数据与所述采样次数进行比较，根据比较结果对所述锯齿波计数器的计数数据进行调整并获取调整后的计数数据；
根据所述调整后的计数数据获取零点信号，对输入电压以及电压方波进行积分处理，对所述零点信号进行判定，根据判定结果输出所述零点信号。
在一种实施方式中，所述将所述计数数据与所述采样次数进行比较，根据比较结果对所述锯齿波计数器的计数数据进行调整，包括：
若所述计数数据大于或等于所述采样次数，则将所述计数数据进行清零处理；
调用预设调节器对所述计数数据进行调整得到第一计数数据，将所述第一计数数据作为调整后的计数数据。
在一种实施方式中，将所述第一计数数据作为调整后的计数数据之后，还包括：
将所述调整后的计数数据与所述采样次数比较；
若所述调整后的计数数据大于或等于所述采样次数，则将所述调整后的计数数据减去所述采样次数，得到第二计数数据，将所述第二计数数据作为所述调整后的计数数据。
在一种实施方式中，将所述第二计数数据作为所述调整后的计数数据之后，还包括：
将所述调整后的计数数据与零进行比较；
若所述调整后的计数数据小于零，则将所述调整后的计数数据加上所述采样次数，得到第三计数数据，将所述第三计数数据作为所述调整后的计数数据。
在一种实施方式中，所述根据所述调整后的计数数据获取零点信号，具体包括：
判断所述调整后的计数数据是否等于零；
若所述调整后的计数数据等于零，则输出零点信号。
在一种实施方式中，所述对输入电压以及电压方波进行积分处理，对所述零点信号进行判定，根据判定结果输出所述零点信号，具体包括：
获取输入电压以及电压方波，并对输入电压以及电压方波进行积分处理；
根据积分处理结果对零点信号标志进行判定。
在一种实施方式中，所述获取输入电压以及电压方波，并对输入电压以及电压方波进行积分处理，具体包括：
将所述调整后的计数数据与二分之一所述采样次数进行比较；
若所述调整后的计数数据小于二分之一所述采样次数，则获取电压方波，并将所述电压方波设置为预设值；
采集输入电压，并对输入电压以及所述电压方波进行积分处理。
在一种实施方式中，所述根据积分处理结果对零点信号标志进行判定，具体包括：
判断所述零点信号标志是否满足第一预设条件；
若所述零点信号标志满足所述第一预设条件，则输出所述零点信号；
对所述调节器的输入值进行调整，并控制所述锯齿波计数器的所述计数数据加1，以重复执行所述按照预设周期从预设的锯齿波计数器中获取计数数据，将所述计数数据与所述采样次数进行比较，根据比较结果对所述锯齿波计数器的计数数据进行调整的步骤。
在一种实施方式中，所述第一预设条件包括：所述零点信号的信号标志为1。
一种单相变交流电压零点检测装置，其中，所述装置包括上述任一项所述的单相变交流电压零点检测方法。
本发明的有益效果：本发明通过设置采样次数，并将采样次数与锯齿波计数器中获取到的计数数据进行比较，并对所述计数数据进行调整，从而根据所述调整后的计数数据获取零点信号，有效地检测出零点信号，并且本发明还对输入电压以及电压方波进行积分处理，以及对零点信号进行判定，并根据判定结果输出零点信号，具有很强的抗干扰性。
附图说明
图1是本发明的单相变电路拓扑原理图。
图2是本发明提供的单相交流电压零点检测方法的较佳实施例的流程图。
图3是本发明提供的单相交流电压零点检测方法的具体应用的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1中所示，在图1中，交流电AC输入后，经过整流桥(UniversalBridge)，在经过电感L和IGBT(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)升压后，经过电容C滤波，然后给负载R供电。现有技术中升压一般采用PFC算法，其中一种常用算法需要用到再生的交流输入电压。减少外部谐波对控制环路的干扰。通常做法是，检测交流电压的过零点，以该点为再生电压的零点生成一个正弦半波，模拟整流桥后的输入电压。现有技术中常用的做法是采集点Vin(如图1中所示)的电压，由于采样精度问题、采样参考电压波动、外部干扰电压等等因素，如简单的做一个Vin电压低于n伏则产生过零信号，则很容易产生一个错误的过零信号。错误的信号进入到运算后，会引起不可测的后果。可见，现有技术中存在抗干扰性差，检测结果不准确的问题。
基于上述实施例，本实施例提供一种单相交流电压零点检测方法，如图2中所示，具体包括以下步骤：
步骤S100、获取输入的交流电压频率以及再生载波频率，并根据所述交流电压频率与所述再生载波频率设置采样次数。
具体实施时，上电后，根据输入的交流电压频率fv及再生载波频率f设定采样次数Nummax，Nummax＝f/fv。优选地，所述交流电压频率fv存放在记忆芯片或FLASH里，并且，所述交流电压频率fv根据实际电源情况可以更改，采样次数设置完成后，初始化各个数据。
进一步地，步骤S200、按照预设周期从预设的锯齿波计数器中获取计数数据，将所述计数数据与所述采样次数进行比较，根据比较结果对所述锯齿波计数器的计数数据进行调整并获取调整后的计数数据。
优选地，本实施例中，所述预设周期即为所述再生载波频率f的周期(如20kHz、40kHz)，当到达所述预设周期时，即从预设的所述锯齿波计数器中获取计数数据Count，然后将所述锯齿波计数器的计数数据Count与所述采样次数Nummax进行比较，根据比较结果对所述计数数据Count进行调整。具体地，本实施例先将所述计数数据Count和所述采样次数Nummax进行比较，若所述计数数据Count大于或等于所述采样次数Nummax，则将所述计数数据Nummax进行清零处理。在对所述计数数据进行调整时，本实施例调用预设调节器PI对所述计数数据Count进行第一次调整，然后获取经过第一次调整后的第一计数数据Count1，该第一计数数据Count1即为调整后的计数数据。本实施例中，所述Count1＝Count+PI调节器的输出值。然后根据第一次调整后的第一计数数据Count(调整后的计数数据)与所述采样次数Nummax，来判断是否对所述调整后的第一计数数据Count1进行第二次调整。
进一步地，在本实施例中，判断所述第一计数数据Count1是否需要进行第二次调整是基于所述第一计数数据Count1与所述采样次数Nummax之间的大小关系的。具体地，本实施例将经过第一次调整后得到的所述第一计数数据Count1与所述采样次数Nummax比较；若经过第一次调整后的所述第一计数数据Count1大于或等于所述采样次数Nummax，则将所述第一计数数据Count1减去所述采样次数Nummax，得到第二计数数据Count2，即Count2＝Count1-Nummax。该第二计数数据Count2即为调整后的计数数据。而在完成第二次调整后，获取经过第二次调整后的第二计数数据Count2，并根据所述第二计数数据Count2来判断是否对所述第二计数数据Count2进行第三次调整。具体地，本实施例中，判断是否需要对所述调整后的第二计数数据Count2进行第三次调整是基于经过第二次调整后的第二计数数据Count2与零之间的大小关系来决定的。获取经过第二次调整后的第二计数数据Count2，并判断所述第二计数数据Count2是否小于零；若所述第二计数数据Count2小于零，则将所述第二计数数据Count2加上所述采样次数Nummax，得到调整后的第三计数数据Count3，即Count3＝Count2+Nummax。在其他实施例中，上述第二次调整仅仅只是在所述第一计数数据Count1大于或等于所述采样次数Nummax的情况下才会进行，否则直接将所述第一计数数据Count1与0进比较。
进一步地，步骤S300、根据所述调整后的计数数据获取零点信号，对输入电压以及电压方波进行积分处理，对所述零点信号进行判定，根据判定结果输出所述零点信号。
具体地，当得到第三计数数据Count3后，判断所述第三计数数据Count3是否等于零；若所述第三计数数据Count3等于零，则输出零点信号。然后进一步获取输入电压Vin以及电压方波Fun，并对输入电压Vin以及电压方波Fun进行积分处理。在其他实施例中，上述第三次调整仅仅只是在所述第二计数数据Count2小于0情况下才会进行，否则直接将所述第二计数数据Count2与0进比较，判断Count2是否为0。
具体地，进行积分处理时，本实施例将所述第三计数数据Count3与二分之一所述采样次数Nummax进行比较；若所述第三计数数据Count3小于二分之一所述采样次数(即Count3＜Nummax/2)，则获取电压方波Fun，并将电压方波Fun设置为预设值，如Fun＝1。然后采集输入电压Vin，并对输入电压Vin以及电压方波Fun进行积分处理。优选地，本实施例中的积分处理公式为Sum＝sum+Vin*Fun。当积分处理后，根据积分处理结果对所述零点信号标志(Zeroflag)进行判定。在本实施例中通过获取经过所述积分处理后的零点信号标志(Zeroflag)，并判断所述零点信号标志(Zeroflag)是否满足第一预设条件；所述第一预设条件为Z eroflag＝1(即零点信号标志为1)。若所述零点信号(Zeroflag)满足所述第一预设条件，则判断所述零点信号(Zeroflag)存在，输出所述零点信号，由此实现对零点信号的检测。本实施例通过采用积分处理，使得检测过程中的抗干扰性，提高检测精度。
进一步地，在本实施例中，当所述Zeroflag＝1时，对所述调节器PI的输入值进行调整。具体地，向所述调节器PI输入err，所述err＝0-sum，通过计算得到调节器PI输出Piout，即得到一个新的输出值。然后再控制所述锯齿波计数器的所述计数数据加1，即一个周期处理完毕。然后重新执行按照预设周期从预设的锯齿波计数器中获取计数数据，将所述计数数据与所述采样次数进行比较，根据比较结果对所述锯齿波计数器的计数数据进行调整的步骤。
基于上述实施例，本发明还提供一种具体应用的实施例，如图3中所示，包括以下步骤：
步骤301、上电启动。
步骤302、根据再生载波f和输入电压频率fv设置采样次数Nummax，Nummax＝f/fv。
步骤303、初始化各数据。
步骤304、计数数据Count是≥Nummax？若是，则执行步骤305。
步骤305、Count清零；
步骤306、Count1＝Count+PiOut(调节器PI的输出值)。
步骤307、计数数据Count1≥Nummax？若是，则执行步骤308。
步骤308、Count2＝Count1-Nummax
步骤309、计数器Count2<0？若是，则执行步骤310。
步骤310、Count3＝Count2+Nummax。
步骤311、计数数据Count2<0？若是，则执行步骤312。
步骤312、标志Zeroflg＝1。
步骤313、标志Zeroflg＝0。
步骤314、计数数据Count3<Nummax/2？若是，则执行步骤315。
步骤315、电压方波Fun＝1。
步骤316、电压方波Fun＝-1。
步骤317、采集输入电压Vin。
步骤318、进行积分sum＝sum+Vin*Fun。
步骤319、零点信号Zeroflg＝1？若是，执行步骤320。
步骤320、调节器PI输入err，err＝0-sum。
步骤321、调节器PI计算得到PiOut。
步骤322、Count+1，然后返回执行步骤304。
基于上述实施例，本发明还提供一种单相变交流电压零点检测装置，该装置包括上述单相变交流电压零点检测方法，能够准确找到输入电压的零点，具有很大的抗干扰性，提高检测精度。
综上所述，本发明提供的一种单相交流电压零点检测方法及装置，所述方法包括：获取输入的交流电压频率以及再生载波频率，并根据所述交流电压频率与所述再生载波频率设置采样次数；按照预设周期从预设的锯齿波计数器中获取计数数据，将所述计数数据与所述采样次数进行比较，根据比较结果对所述锯齿波计数器的计数数据进行调整并获取调整后的计数数据；根据所述调整后的计数数据获取零点信号，对输入电压以及电压方波进行积分处理，对所述零点信号进行判定，根据判定结果输出所述零点信号。本发明通过采集检测点的电压，从而找到输入电压的零点，具有很大的抗干扰性，提高检测精度。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种单相交流电压零点检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取输入的交流电压频率以及再生载波频率，并根据所述交流电压频率与所述再生载波频率设置采样次数；
按照预设周期从预设的锯齿波计数器中获取计数数据，将所述计数数据与所述采样次数进行比较，根据比较结果对所述锯齿波计数器的计数数据进行调整并获取调整后的计数数据；
根据所述调整后的计数数据获取零点信号，对输入电压以及电压方波进行积分处理，对所述零点信号进行判定，根据判定结果输出所述零点信号。
2.根据权利要求1所述的单相变交流电压零点检测方法，其特征在于，所述将所述计数数据与所述采样次数进行比较，根据比较结果对所述锯齿波计数器的计数数据进行调整并获取调整后的计数数据，具体包括：
若所述计数数据大于或等于所述采样次数，则将所述计数数据进行清零处理；
调用预设调节器对所述计数数据进行调整得到第一计数数据，将所述第一计数数据作为调整后的计数数据。
3.根据权利要求2所述的单相变交流电压零点检测方法，其特征在于，将所述第一计数数据作为调整后的计数数据之后，还包括：
将所述调整后的计数数据与所述采样次数比较；
若所述调整后的计数数据大于或等于所述采样次数，则将所述调整后的计数数据减去所述采样次数，得到第二计数数据，将所述第二计数数据作为所述调整后的计数数据。
4.根据权利要求3所述的单相变交流电压零点检测方法，其特征在于，将所述第二计数数据作为所述调整后的计数数据之后，还包括：
将所述调整后的计数数据与零进行比较；
若所述调整后的计数数据小于零，则将所述调整后的计数数据加上所述采样次数，得到第三计数数据，将所述第三计数数据作为所述调整后的计数数据。
5.根据权利要求4所述的单相变交流电压零点检测方法，其特征在于，所述根据所述调整后的计数数据获取零点信号，具体包括：
判断所述调整后的计数数据是否等于零；
若所述调整后的计数数据等于零，则输出零点信号。
6.根据权利要求5所述的单相变交流电压零点检测方法，其特征在于，所述对输入电压以及电压方波进行积分处理，对所述零点信号进行判定，根据判定结果输出所述零点信号，具体包括：
获取输入电压以及电压方波，并对输入电压以及电压方波进行积分处理；
根据积分处理结果对零点信号标志进行判定。
7.根据权利要求6所述的单相变交流电压零点检测方法，其特征在于，所述获取输入电压以及电压方波，并对输入电压以及电压方波进行积分处理，具体包括：
将所述调整后的计数数据与二分之一所述采样次数进行比较；
若所述调整后的计数数据小于二分之一所述采样次数，则获取电压方波，并将所述电压方波设置为预设值；
采集输入电压，并对输入电压以及所述电压方波进行积分处理。
8.根据权利要求6所述的单相变交流电压零点检测方法，其特征在于，所述根据积分处理结果对零点信号标志进行判定，具体包括：
判断所述零点信号标志是否满足第一预设条件；
若所述零点信号标志满足所述第一预设条件，则输出所述零点信号；
对所述调节器的输入值进行调整，并控制所述锯齿波计数器的所述计数数据加1，以重复执行所述按照预设周期从预设的锯齿波计数器中获取计数数据，将所述计数数据与所述采样次数进行比较，根据比较结果对所述锯齿波计数器的计数数据进行调整的步骤。
9.根据权利要求8所述的单相变交流电压零点检测方法，其特征在于，所述第一预设条件包括：所述零点信号的信号标志为1。
10.一种单相变交流电压零点检测装置，其特征在于，所述装置包括上述权利要求1-9任一项所述的单相变交流电压零点检测方法。
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