基于DS80C320的主從逆變電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.2 系統(tǒng)采用的主要算法和技術(shù)

3.2.1 交流采樣算法

測(cè)量顯示大信號(hào)的交流量時(shí)，通過(guò)互感器得到適合A/D轉(zhuǎn)換的交流小信號(hào)，然后對(duì)小信號(hào)進(jìn)行采樣，最后對(duì)采樣數(shù)據(jù)采用一定的算法，得到正確的顯示值。均方根法是目前常用的算法，其基本思想是依據(jù)周期連續(xù)函數(shù)的有效值定義，將連續(xù)函數(shù)離散化，從而得出電壓的表達(dá)式

U=

式中：n為每個(gè)周期均勻采樣的點(diǎn)數(shù)；

u_i為第i點(diǎn)的電壓采樣值。

3.2.2 數(shù)字濾波算法

A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，被采樣的信號(hào)可能受到干擾，從采樣數(shù)據(jù)列中提取逼近真值數(shù)據(jù)時(shí)采用的軟件算法，稱為數(shù)字濾波算法。目前常用的方法有程序判斷濾波、中值濾波、算術(shù)平均濾波、加權(quán)平均濾波、滑動(dòng)平均濾波等。根據(jù)本系統(tǒng)對(duì)采集精度有較高要求以及被采集的模擬量變化緩慢的特點(diǎn)，采用程序判斷濾波法和算術(shù)平均濾波法相結(jié)合的濾波方法，即進(jìn)行多周期采樣，取其算術(shù)平均值作為有效采樣值。每次采樣后和上次有效采樣值比較，如果變化幅度不超過(guò)一定幅值，采樣有效；否則視為無(wú)效放棄。

3.2.3 單片機(jī)鎖相技術(shù)

本監(jiān)控系統(tǒng)一個(gè)很重要的功能是實(shí)現(xiàn)相位同步，即保證主從機(jī)組的相位同步和機(jī)組內(nèi)局部電壓相位恒超前軌道電壓相位90°。本系統(tǒng)鎖相的基本原理是，對(duì)于頻率相同而相位不同步的兩路信號(hào)，比如A路和B路，若A路為基準(zhǔn)，B路超前（滯后）一定的相位，可以通過(guò)適當(dāng)降低（增大）B路信號(hào)的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)相位調(diào)整進(jìn)而鎖相，最后再把B路頻率置為原頻率值。

本系統(tǒng)中，單片機(jī)控制8254產(chǎn)生25Hz同步脈沖，同步脈沖用來(lái)復(fù)位正弦基準(zhǔn)，使基準(zhǔn)正弦波重新從零值開(kāi)始?；鶞?zhǔn)正弦波與三角波比較產(chǎn)生SPWM波，經(jīng)逆變得到與基準(zhǔn)正弦同頻的交流輸出，因此，通過(guò)調(diào)整同步脈沖的頻率可改變正弦基準(zhǔn)的頻率，進(jìn)而可改變被調(diào)整輸出電壓的相位。要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的鎖相要求，需要從機(jī)組局部電壓跟蹤主機(jī)組的局部電壓，各機(jī)組軌道電壓跟蹤本機(jī)組的局部電壓。因此，要有主從局部鎖相和局部軌道相位跟蹤兩個(gè)子程序。

鎖相的流程圖如圖3及圖4所示。首先由多路開(kāi)關(guān)選擇要鎖相的兩路信號(hào)，由單片機(jī)測(cè)量相位差，并對(duì)所得相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的運(yùn)算和處理后，判斷有無(wú)超差。倘若相位超差，則根據(jù)超差范圍確定同步脈沖的頻率值。如果是主從局部鎖相，則應(yīng)同時(shí)改變從機(jī)組局部和軌道的同步脈沖；否則，若為局部、軌道相位跟蹤，則只改變本機(jī)組軌道的同步脈沖。通過(guò)調(diào)整同步脈沖，可實(shí)現(xiàn)相位調(diào)整。實(shí)現(xiàn)鎖相后，同步脈沖的頻率置為25Hz返回。

圖3 主從局部鎖相流程圖

圖4 局部軌道相位跟蹤流程圖