[发明专利]一种用于三级式无刷同步电机变频交流发电系统的同步采样方法

权利要求书

1.一种用于三级式无刷同步电机变频交流发电系统的同步采样方法，其特征在于，包括：

利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)测得永磁发电机(PMG)输出的三相交流电压信号频率，并得到和PMG同轴旋转的主电机输出的电压频率；

在对所述电压频率进行滤波后，通过FPGA控制AD7656对所述主电机输出的三相电压进行同步采集；

根据主电机输出的电压信号频率和采样点数，确定数字信号处理器(DSP)的采样频率；

若是初次采样即队列中无数据，按照所述采样频率从FPGA中读取N个数据存放在队列中，根据队列中的所有数据获得电压有效值，N为固定的采样点数个数；

若不是初次采样，则将当前采集到的数据的瞬时值存放在队列尾部，再根据队列中的所有数据获得有效值；

将所述有效值输入调压模块，利用所述调压模块输出的脉冲宽度调制(PWM)信号，驱动功率电路执行调压功能；

在根据主电机输出的电压信号频率和采样点数，确定数字信号处理器(DSP)的采样频率后，还包括：

通过误差累计增量，确定DSP中断服务程序的计数值；

DSP按照所述采样频率，通过中断服务程序从FPGA中读取数据；

若判断为初次采样，则采样N个数据，再根据所述N个数据获得有效值；

所述通过误差累计增量，确定DSP中断服务程序的计数值，包括：

读取误差累加单元S_i，且其中ent为取整符号，N为采样点数，i为计数单元，f_s为采样频率，f_d为DSP的计数频率；

在每次采样前判断S_i的值，若S_i＜0.5，则定时器计数值若S_i≥0.5，则计数值取为u+1，并且把S_i更新为S_i＝S_i-1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到和PMG同轴旋转的主电机输出的电压频率，包括：

通过过零点比较电路，将所述PMG输出的三相交流电压中的正弦信号转换成方波信号；

将转换的方波信号通过光耦隔离后输入所述FPGA中，并在所述FPGA中测得方波频率f_PMG，获取所述三级式无刷同步电机的转速并进一步得到主电机输出的电压频率其中，p₁为所述永磁发电机的极对数，p₂为所述主电机极对数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述FPGA中测得方波频率，包括：

在闸门时间里对方波信号计数为N_x，检测标准信号计数为N_s，在所述FPGA中测得得方波信号的频率为其中，所述闸门时间为t，t为所述方波信号的周期的整数倍，f_t为标准信号的频率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述主电机输出的三相电压进行同步采集，包括：

在调压点采集所述主电机输出的三相电压的电压信号u_a、u_b和u_c，其中，u_a、u_b和u_c为电压信号的模拟信号；

u_a、u_b和u_c经过电阻分压后再通过变压器隔离后，通过所述FPGA控制AD7656采样芯片将模拟信号分别转换为数字信号U_A、U_B和U_C；

通过所述FPGA对U_A、U_B和U_C进行数字中值滤波。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将当前采集到的数据的瞬时值存放在队列尾部，再根据队列中的所有数据获得有效值，包括：

若不是初次采样即队列中存满数据时，当在数据采集后把队列所有数据循环左移一位；

将采集的瞬时值放在所述队列的尾部，再对所述队列的所有数据求平方和后再取平均值，将所述平均值开根号后获得所述有效值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述电压频率进行滤波，包括：

在得到所述主电机输出电压频率后，依次执行程序判断滤波和中值滤波；

所述程序判断滤波包括：相邻两次采样信号的差值大于某值时，判定为干扰信号，并舍弃干扰信号；

中值滤波指包括：连续采集3个频率信号后，按照频率信号中的参数大小进行排序，取排序结果的中间值作为采样值。