一种PWMi的检测方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种PWMi的检测方法与装置，涉及PWM电流检测计算的技术领域，进行检测计算时，将电流信号采集单元ADC的采样率根据PWM频率值的划分区间频率配置，确保一个PWM周期内的采样点数可控，考虑一个周期内采样点的适中个数以及PWM频率跨度大的问题，将PWM频率值的范围按频率由小及大的顺序划分为若干个区间频率段，平衡了PWM波形频率的高频部分和低频部分采样，既可以保证精度，又不需要太大的存储空间，针对于采样点，以标识的方式确定一个PWM周期精准起始点，快速得到检测结果，来避免取大量平均来减小计算结果波动的做法实时性差的缺陷，还提出了PWMi的检测装置，能实现电流的实时信息采集与检测，满足控制时效性要求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种PWMi的检测方法与装置


[0001]本专利技术涉及PWM电流检测计算的
，更具体地，涉及一种PWMi的检测方法与装置。

技术介绍

[0002]随着先进电力电子技术地不断出现，电子设备的应用领域变的越来越广泛，负载用电设备的种类也越来越多，对控制技术的要求也越来越高，脉宽调制技术(PWM，Pulse Width Modulation)的运用在工业控制里非常广泛，例如使用PWM信号控制温度，控制比例阀的开度、控制电机的转速、控制舵机的转向等，而要实现精确的控制，对电流的检测就是其中重要的一部分。
[0003]PWMi是指是PWM调制的方波电压作用在负载上产生的电流；其中，负载可以是电阻/电容/电感任一类型负载，如电机，比例阀等，然后通过电流输入及转换电路，再通过信号回采进行电流检测，因为PWM调制的波形是由控制器输出，但负载电流未知，而进行PID控制时需要电流的实时信息进行采集与检测，再进行反馈控制，另外，控制器也需要采集电流来进行过流、开路、短路等状态判断，所以对电流进行准确的检测是比较基本的要求，然而，从实际电流波形或采样后的波形可以看出PWM的波形容易发生畸变，不过PWM的周期性不变，一个周期内的采样点为40～100之间比较合适，这样既可以保证精度，又不需要太大的存储空间，现有技术中公开了一种新型数字PWM变换器低延迟电流采样方法，在单个PWM周期的初始点和中点对电流信号进行双次采样，将中点采样结果与初始点采样结果相减，得到电流变化量,将中点采样所得电流与电流变化量相加，对下一个PWM周期初始点的电流进行预测，并将预测值作为实时电流反馈信号，实现低延迟的电流采样，然而，实际需求的PWM频率(15Hz
‑
1000Hz)的跨度太大，在设置固定的采样率时，一方面，若采样率取中间值，低频部分需要过多的存储空间，且需要更多的DMA buff来装满一个周期的数据，每种频率均要进行分支判断，非常繁琐，容易出错，程序的可读性和可维护性较差；另一方面，高频部分一个周期的采样点过少，会影响后续电流采样信号的计算精度；而采样率取较小值时，高频部分的问题会更严重，采样率取较大值时，低频的问题会加剧。此外，在负载为电子负载时，电流采样波形上的瞬间冲击响应会出现一个异常超大值，采样时微小的时钟漂移均会随机采样在该超大值的不同位置(时钟漂移是客观存在的问题)，导致最终计算出的电流值有较大的波动，现有技术一般是做大量的平均来减小计算结果的波动，但是用检测的电流值来做PID控制时，需要快速计算出实时结果，而大量平均达到了几百毫秒至秒级了，无法满足控制的时效性要求。

技术实现思路

[0004]为解决当前利用PWM进行控制时，一方面PWM波形频率的高频部分和低频部分采样无法平衡，影响电流采样信号计算精度的问题，另一方面PWM调制下，电流采样波形上的瞬间冲击响应无法满足控制时效性要求的问题，本专利技术提出一种PWMi的检测方法与装置，平
衡PWM波形频率的高频部分和低频部分采样，保障每个周期的电流采样信号计算精度，满足控制时效性要求。
[0005]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种PWMi的检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]设置PWM频率值的范围，将PWM频率值的范围按频率由小及大的顺序划分为若干个区间频率段；
[0008]为不同区间频率段配置不同的电流信号采集单元ADC电流信号采样率；确定PWM产生的第i个更新中断并对应标记为PWM波形第i个周期的起始点，以该起始点为基准，对应标记电流信号采集单元ADC的采样开始点a；
[0009]确定PWM产生的第i+1个更新中断并对应标记为PWM波形第i个周期的结束点，以该起始点为基准，对应标记电流信号采集单元ADC的采样结束点b；
[0010]根据不同区间频率段配置的电流信号采样率，计算每周期采样开始点a～采样结束点b间的电流信号采样点数，记录采样开始点a～采样结束点b之间对应每个周期的全部电流信号采样值；
[0011]基于全部电流信号采样值，计算电流真有效值。
[0012]在本技术方案中，将电流信号采集单元ADC的采样率根据PWM频率值的划分区间频率配置，确保一个PWM周期内的采样点数可控，考虑一个周期内采样点的适中个数以及PWM频率跨度大的问题，将PWM频率值的范围按频率由小及大的顺序划分为若干个区间频率段，平衡了PWM波形频率的高频部分和低频部分采样，既可以保证精度，又不需要太大的存储空间。
[0013]优选地，PWM频率值的范围为15Hz
‑
1kHz，自15Hz开始，按由小及大的顺序直至1kHz，以电流信号采样点数满足30～100为基准，划分为若干个区间频率段；在为不同区间频率段配置不同的电流信号采样率时，配置时钟源，基于时钟源进行采样率配置。
[0014]优选地，根据不同区间频率段配置的电流信号采样率，计算每周期采样开始点a～采样结束点b间的电流信号采样点数时，设第j个区间频率段为ω
j
，该区间频率段配置的电流信号采样率为H，则每周期的电流信号采样点数q为：
[0015]q＝H/ω
j
[0016]在电流信号采样率H与ω
j
不能整除时，q采取向下取整的方式确定。
[0017]优选地，在记录采样开始点a～采样结束点b之间对应每个周期的全部电流信号采样值时，利用3σ原则去除异常电流信号采样值，并对瞬间冲击电流的位置的值做滑动均值处理。
[0018]优选地，基于全部电流信号采样值，计算电流真有效值的公式满足：
[0019][0020]其中，I
rms
表示电流真有效值，I
k
为第k次电流信号采样值，N电流信号采样点数。
[0021]本申请还提出一种PWMi的检测装置，所述检测装置包括：
[0022]PWM发生芯片，PWM发生芯片上设有PWM输出端及电流信号采集单元ADC，PWM输出端连接负载，输出PWM调制的方波电压作用于负载上，产生电流；
[0023]电流输入转换单元，电流输入转换单元的输入端连接在PWM输出端与负载的连接
线上，电流输入转换单元的输出端连接电流信号采集单元ADC，电流输入转换单元将PWM输出端与负载的连接线上的电流模拟信号采集，并将电流模拟信号处理转换成与电流信号采集单元ADC要求匹配的形式；电流信号采集单元ADC将电流模拟信号转换成电流数字信号并传输到PWM发生芯片的芯片本体进行检测处理。
[0024]本技术方案提出的PWMi的检测装置借助PWM发生芯片与电流信号采集单元ADC，能实现电流的实时信息采集与检测，便于反馈控制。
[0025]优选地，所述PWM发生芯片为任意能产生PWM波形的芯片。
[0026]优选地，所述的负载为感性负载或阻性负载或容性负载。
[0027]在此，负载类型的不同可导致PWM作用在负载上产生的电流波形发生不同的变化，容易产生各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PWMi的检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：设置PWM频率值的范围，将PWM频率值的范围按频率由小及大的顺序划分为若干个区间频率段；为不同区间频率段配置不同的电流信号采集单元ADC电流信号采样率；确定PWM产生的第i个更新中断并对应标记为PWM波形第i个周期的起始点，以该起始点为基准，对应标记电流信号采集单元ADC的采样开始点a；确定PWM产生的第i+1个更新中断并对应标记为PWM波形第i个周期的结束点，以该起始点为基准，对应标记电流信号采集单元ADC的采样结束点b；根据不同区间频率段配置的电流信号采样率，计算每周期采样开始点a～采样结束点b间的电流信号采样点数，记录采样开始点a～采样结束点b之间对应每个周期的全部电流信号采样值；基于全部电流信号采样值，计算电流真有效值。2.根据权利要求1所述的PWMi的检测方法，其特征在于，PWM频率值的范围为15Hz
‑
1kHz，自15Hz开始，按由小及大的顺序直至1kHz，以电流信号采样点数满足30～100为基准，划分为若干个区间频率段；在为不同区间频率段配置不同的电流信号采样率时，配置时钟源，基于时钟源进行采样率配置。3.根据权利要求2所述的PWMi的检测方法，其特征在于，根据不同区间频率段配置的电流信号采样率，计算每周期采样开始点a～采样结束点b间的电流信号采样点数时，设第j个区间频率段为ω
j
，该区间频率段配置的电流信号采样率为H，则每周期的电流信号采样点数q为：q＝H/ω
j
在电流信号采样率H与ω
j
不能整除时，q采取向下取整的方式确定。4.根据权利要求3所述的PWMi的检测方法，其特征在于，在记录采样开始点a～采样结束点b之间对应每个周期的全部电流信号采样值时，利用3σ原则去除异常电流信号采样值，并对瞬间冲击电流的位置的值做滑动均值处理。5.根据权利要求4所述的PWMi的检测方法，其特征在于，基于全部电流信号采样值，计算电流真有效值的公式满足：其中，I
rms
表示电流真有效值，I
k
为第k次电流信号采样值，N电流信号采样点...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄妮，朱逸武，
申请(专利权)人：株洲嘉成科技发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：