基于DS80C320的主從逆變電源監控系統的設計與實現

3.2 系統采用的主要算法和技術

3.2.1 交流采樣算法

測量顯示大信號的交流量時，通過互感器得到適合A/D轉換的交流小信號，然后對小信號進行采樣，最后對采樣數據采用一定的算法，得到正確的顯示值。均方根法是目前常用的算法，其基本思想是依據周期連續函數的有效值定義，將連續函數離散化，從而得出電壓的表達式

U=

式中：n為每個周期均勻采樣的點數；

u_i為第i點的電壓采樣值。

3.2.2 數字濾波算法

A/D轉換時，被采樣的信號可能受到干擾，從采樣數據列中提取逼近真值數據時采用的軟件算法，稱為數字濾波算法。目前常用的方法有程序判斷濾波、中值濾波、算術平均濾波、加權平均濾波、滑動平均濾波等。根據本系統對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，采用程序判斷濾波法和算術平均濾波法相結合的濾波方法，即進行多周期采樣，取其算術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一定幅值，采樣有效；否則視為無效放棄。

3.2.3 單片機鎖相技術

本監控系統一個很重要的功能是實現相位同步，即保證主從機組的相位同步和機組內局部電壓相位恒超前軌道電壓相位90°。本系統鎖相的基本原理是，對于頻率相同而相位不同步的兩路信號，比如A路和B路，若A路為基準，B路超前（滯后）一定的相位，可以通過適當降低（增大）B路信號的頻率來實現相位調整進而鎖相，最后再把B路頻率置為原頻率值。

本系統中，單片機控制8254產生25Hz同步脈沖，同步脈沖用來復位正弦基準，使基準正弦波重新從零值開始。基準正弦波與三角波比較產生SPWM波，經逆變得到與基準正弦同頻的交流輸出，因此，通過調整同步脈沖的頻率可改變正弦基準的頻率，進而可改變被調整輸出電壓的相位。要實現系統的鎖相要求，需要從機組局部電壓跟蹤主機組的局部電壓，各機組軌道電壓跟蹤本機組的局部電壓。因此，要有主從局部鎖相和局部軌道相位跟蹤兩個子程序。

鎖相的流程圖如圖3及圖4所示。首先由多路開關選擇要鎖相的兩路信號，由單片機測量相位差，并對所得相位差數據進行必要的運算和處理后，判斷有無超差。倘若相位超差，則根據超差范圍確定同步脈沖的頻率值。如果是主從局部鎖相，則應同時改變從機組局部和軌道的同步脈沖；否則，若為局部、軌道相位跟蹤，則只改變本機組軌道的同步脈沖。通過調整同步脈沖，可實現相位調整。實現鎖相后，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