一种检测信号重构系统、电路及重构方法技术方案

本发明专利技术公开了一种检测信号重构系统，该检测信号重构系统包括有处理模块、综合节点、PID控制模块以及模型模块；外部传感器输出的原始信号接入到处理模块中，综合节点接收处理模块与模型模块的传值，综合节点的输出数据传送给PID控制模块，PID控制模块的输出数据传送给模型模块；PID控制模块的处理结果作为重构的原始信号输出。本发明专利技术还提供一种检测信号重构电路及信号重构方法。相比于现有技术，在本发明专利技术当中提供的检测信号重构系统、重构电路及重构方法，不使用高带宽的信号采样、调理器件，在保持传统低成本低带宽信号采样调理结构的基础上，尽量还原、重构出与原始信号贴近的信号，有效提升现有变频器控制高速电机或超高速电机的能力。的能力。的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种检测信号重构系统、电路及重构方法


[0001]本专利技术属于检测
，特别涉及一种变频器中电流检测信号重构系统。

技术介绍

[0002]电机一般由电力电子变频装置驱动并控制。传统的电力电子变频装置如变频器等，将其与电机连接时，为保证电机运行效果，通常需要在变频器指定位置处设置检测点，在检测点处设置对应的电流调理电路以检测该点电流值，为监测变频器工作情况、电机运行情况提供前端检测数据，以进一步实现对变频器工作控制以及电机运行控制提供实时数据。
[0003]现有技术中提供的变频器，其设计之初的驱动对象往往是中低速电机，此类变频器输出的交流电的最高交变频率往往在600～800Hz范围甚至更低的频率，对应此类变频器，为适配其输出的交变频率，其电流调理电路中器件的选择往往随之对应调整：如电流调理电路中将选择对中低频交流电更敏感的电流传感器，以及中心频点与变频器输出的交流电的交变频率相适配的滤波器等，这样的电流调理电路带宽较低，能与中低速电机以及驱动中低速电机的变频器相适配，以较低的电路噪声检测到准确度较高的电流信号。
[0004]近年来，随着节能减排理念的普及，高速电机，尤其是大功率高速、超高速电机的应用越来越普及。大功率高速、超高速电机运行时必然需要对应其设置能输出高频、超高频的交流电的变频器。对于能输出高频、超高频的交流电的变频器，如仍旧采用原适配低频变频器的电流调理电路，则原适配低频变频器的电流调理电路将对高频基波电流有较大的相位衰减和相位延迟，其检测结果可信度较差；而如果针对能输出高频、超高频的交流电的变频器修改电流调理电路的组成，选用对高频交流电敏感的电流传感器以及中心频点更高的滤波器组成带宽更高的电流调理电路，该电流调理电路的高带宽将给检测结果带来无法忽略的噪声，且由于高信噪比、高带宽的器件造价高、不容易获得，重新设置的电流调理电路也将大幅提升电路成本以及制造难度，很难在实际的电机控制场景中得到应用。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种检测信号重构系统，该系统结构简洁、实现方便、成本低，用于到变频器与高速电机驱动连接的场景中时，能重构出更准确的检测信号，为电机控制和运行提供更准确的检测数据。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种检测信号重构电路，该电路在不破坏原有的变频器与电机连接、采用传感器与调理电路获得指定位置处检测信号的前提下，通过增设模型电路、比较电路以及信号重构PI控制电路，模拟原有调理电路对传感器信号的影响并补偿该影响，以硬件电路的形式重新构建更可靠、更准确的信号，低成本地为电机控制运行提供可信度更高的决策基础。
[0007]本专利技术的在一个目的在于提供一种检测信号重构方法，还方法应用在变频器与高速或超高速电机连接、变频器输出高频交流电驱动电机运行的场景中时，能有效应对原有
信号检测过程对原始信号的影响，保证高速电机或超高速电机稳定、可靠地受控运行。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种检测信号重构系统，该检测信号重构系统包括有：
[0010]具有固定的传递特性，用于对原始信号进行数据处理的处理模块；
[0011]该系统还包括有用于计算偏差的综合节点；
[0012]用于跟随偏差，并根据偏差重构接近原始信号的重构信号的PID控制模块；
[0013]以及，具有与处理模块一致或相似的传递特性、用于模拟处理模块对原始信号的影响的模型模块；
[0014]外部传感器输出的原始信号接入到处理模块中，综合节点接收处理模块与模型模块的传值，综合节点的输出数据传送给PID控制模块，PID控制模块的输出数据传送给模型模块；PID控制模块的处理结果作为重构的原始信号输出。
[0015]变频器作为电源转换装置，其内部一般包括有整流电路、滤波电路、斩波电路以及逆变电路等；外部工频市电接入变频器中后，经整流
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滤波
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斩波
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逆变等步骤，转换成为具有一定的电压U、一定的交变频率f的交流电，该交流电接入电机中，由电机转速可清楚得知，电机的运行情况及其转速变化将与变频器输出的交流电直接相关，如需控制电机转速变化或按需改变电机运行情况，必须采用合理手段，获取得到变频器输出的交流电的交变频率、交流电电压幅值以及其他指定物理量的实时数值。
[0016]为获取得到变频器输出的交流电的交变频率、交流电电压幅值以及其他指定物理量的实时数值必须设置与所需物理量对应的外部传感器，外部传感器将指定的物理量转换的成为对应形式的原始信号，一般而言，外部传感器处输出的原始信号较微弱、信噪比较低，必须对其作出对应的数据处理，放大原始信号幅值、滤除其中噪声、提高其信噪比后才能得到适合后续分析或执行的数据。为避免上述数据处理过程为原始信号引入系统误差，在本专利技术提供的技术方案中额外设置模型模块，该模型模块基于观测器原理，以与处理模块近似的传递特性构建而成，一方面，外部传感器输出的原始信号接入到处理模块中，综合节点接收处理模块与模型模块的传值，综合节点的输出数据传送给PID控制模块，PID控制模块的处理结果作为重构的原始信号输出；另一方面，PID控制模块的输出数据传送给模型模块；则模型模块将模拟原始信号在数据处理过程中受处理模块的影响效果，为PID控制模块重构原始信号提供偏差基础。
[0017]本技术方案在具体实施时，并不破坏原有的变频器与电机连接、采用处理模块对原始信号进行数据处理以获得指定位置处的指定物理量信号的系统结构，而是在原有系统结构的基础上，通过增设模型模块，模拟处理模块对信号的影响，根据实时偏差量对信号进行补偿，重新构建与原始信号更接近、更准确的重构信号，为电机控制提供更真实的决策基础。
[0018]进一步的，PID控制模块为P单元、I单元以及D单元中一种或多种组合。在具体实施时，本领域技术人员可视具体应用场景及设备参数，选择以单独的P单元组成P控制器或以P单元和I单元结合组成PI控制器应用其中。
[0019]进一步地，该系统Z域离散化传递函数为：其中a0、a1、a2、b0、
b1、b2均为可调参数。本专利技术提供的技术方案在具体实施过程中，其中的处理模块、综合节点、PID控制模块以及模型模块等单个模块，可具体采用具有对应输入输出关系的硬件电路、具有对应运算法则的计算器、具有一致数据处理方法的成套数据处理程序等方式一一实现，单个模块实现后，将其按照本专利技术提供的技术方案所记载的传值关系构建而成的系统，其中的a0、a1、a2、b0、b1、b2在具体实现时，本领域技术人员可视具体情况对应调整各硬件电路中具体电子元器件参数、各计算器中具体节点系数、各数据处理程序中具体变量参数等，单个模块的内部结构、其实现方式及其实现原理等，并非本申请要求保护的核心。
[0020]本专利技术还提供一种检测信号重构电路，该电路包括有：
[0021]用于接收外部传感器检测到的原始信号，并对外部传感器信号进行进一步处理并滤波输出成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测信号重构系统，该检测信号重构系统包括有：具有固定的传递特性，用于对原始信号进行数据处理的处理模块；其特征在于，该系统还包括有用于计算偏差的综合节点；用于跟随偏差，并根据偏差重构接近原始信号的重构信号的PID控制模块；以及，用于模拟所述处理模块对原始信号的影响的模型模块；外部原始信号输入到所述处理模块中，所述综合节点接收所述处理模块与所述模型模块的传值，所述综合节点的输出数据传送给所述PID控制模块，所述PID控制模块的输出数据传送给所述模型模块；所述PID控制模块的处理结果作为重构的原始信号输出。2.如权利要求1所述的检测信号重构系统，其特征在于，所述PID控制模块为P单元、I单元以及D单元中一种或多种组合。3.如权利要求2所述的检测信号重构系统，其特征在于，该系统Z域离散化传递函数为：其中a0、a1、a2、b0、b1、b2均为可调参数。4.一种检测信号重构电路，该电路包括有：用于接收外部传感器检测到的原始信号，并对外部传感器信号进行进一步处理并滤波输出成为调理信号的调理电路；其特征在于，该电路还包括有用于模拟所述调理电路对原始信号的影响、输出模型信号的模型电路；用于比较调理信号和模型信号、计算二者的幅值差与相位差的比较电路；以及，用于根据调理信号与模型信号之间的比较结果，重新构造从幅值与相位上接近原始信号的重构信号的信号重构PI控制电路；外部传感器输出的原始信号接入所述模型电路，所述模型电路的输出端连接所述比较电路的正反馈端，所述比较电路的输出端连接所述信号重构PI控制电路，所述信号重构PI控制电路的输出端接入所述模型电路，所述模型电路的输出端连接所述比较电路的负反馈端。5.如权利要4所述的检测信号重构电路，其特征在于，该电路S域的传递函数为：其中，其中a`0、a`1、a`2、b`0、b`1、b`2均为可调参数。6.如权利要5所述的检测信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伯辉，梁志威，
申请(专利权)人：深圳市普控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：