全桥整流驱动燃气阀的反馈信号过零补偿检测方法及设备与流程

本发明涉及燃气阀控制，具体涉及全桥整流驱动燃气阀的反馈信号过零补偿检测方法及设备。

背景技术：

1、在燃气阀控制系统中，反馈信号检测的准确性直接关系到设备的安全运行。目前，家用燃气灶、热水器等燃气设备普遍采用全桥整流将220v交流电转换为直流电，以驱动燃气阀工作，并通过采样电阻对回路电流进行检测，从而判断燃气阀的开关状态。

2、然而，受全桥整流拓扑固有特性的影响，在交流电过零点附近，整流桥的输出电压会周期性跌落至接近零伏，导致反馈信号出现周期性的短时缺失，即过零死区。该现象可能导致系统将过零死区误判为欠流或开路状态，进而影响设备运行的稳定性与安全性。

3、当前，现有燃气阀反馈检测方案多采用整流桥搭配光电耦合器件实现强弱电隔离采样，将阀门实际供电状态转换为电平信号反馈至控制器（microcontroller unit，mcu），以识别继电器触点、阀门供电回路是否存在故障。然而，此类方案大多仅仅依靠硬件电路直接采样反馈信号，未针对过零死区的反馈信号设计对应的处理机制，进而难以在过零死区的影响下充分保障燃气阀状态检测的准确性。因此，现有技术在应对过零死区反馈信号检测方面仍存在不足，如何在全桥整流驱动燃气阀的场景下，避免过零死区对反馈信号检测准确性的影响，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了全桥整流驱动燃气阀的反馈信号过零补偿检测方法及设备，以解决上述技术背景中提出的现有全桥整流驱动燃气阀的反馈检测中，交流电在过零死区易导致反馈信号短时缺失，进而造成燃气阀工作状态误判的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种全桥整流驱动燃气阀的反馈信号过零补偿检测方法，方法包括：

3、采集表征燃气阀供电状态的反馈信号，反馈信号经全桥整流电路和光电隔离采样电路后输出；

4、根据反馈信号的波形特征，确定过零死区的进入阈值和死区时长；

5、当监测到反馈信号的电压降至进入阈值以下时，判定反馈信号处于过零死区，锁存当前燃气阀供电状态，并暂停基于反馈信号的燃气阀供电状态判定；

6、在死区时长内，监测反馈信号的电压变化趋势；

7、在死区时长结束后，若反馈信号的电压恢复至进入阈值以上，则解除对燃气阀供电状态的锁存，并恢复基于反馈信号的燃气阀供电状态判定。

8、本发明通过识别反馈信号自身的波形特征判定过零死区，并在死区期间锁存燃气阀正常状态、暂停燃气阀故障判定，避免了全桥整流固有过零死区导致的信号跌落被误判为欠流、开路故障，进而显著降低了燃气阀状态检测的误报率；并且，无需在交流供电侧额外增设专用过零检测电路，仅通过后端反馈信号的波形分析即可完成死区识别，不仅简化了整体电路结构，降低了硬件成本，同时也减少了前端检测器件老化、温漂带来的检测精度下降风险；此外，通过监测死区内的电压变化趋势，可有效区分整流固有过零死区与真实供电异常，既避免了正常死区的误报警，又能及时识别真实故障，兼顾了检测的灵敏度与运行可靠性；最后在死区期间进行燃气阀供电状态的锁存，有助于提升燃气阀控制运行的稳定性与安全性。

9、在一种可选的实施方式中，根据反馈信号的波形特征，确定过零死区的进入阈值和死区时长，包括：

10、连续多个周期采集反馈信号，并根据反馈信号确定参考峰值；

11、根据参考峰值的预设比例，确定过零死区的进入阈值；

12、分别获取每个周期内反馈信号的电压降至进入阈值以下的起始时刻，以及恢复至进入阈值以上的结束时刻，将起始时刻与结束时刻之间的时间长度作为相应周期的死区时长；

13、对所有死区时长进行均值处理，得到过零死区的死区时长。

14、本发明基于实际采集的反馈信号波形计算死区参数，具体通过多周期死区时长取均值的方式，可消除单周期信号波动带来的误差，使过零死区的进入阈值与死区时长更精准，为后续死区判定、状态锁存提供可靠的基准；其中，采用信号峰值的预设比例作为过零死区的进入阈值，而非固定电压阈值，有效避免了固定阈值在电压波动时失效的问题，大大提升了死区判定的抗干扰性与可靠性。

15、在一种可选的实施方式中，监测反馈信号的电压变化趋势，包括：

16、计算反馈信号的电压变化率；

17、当电压变化率为负值时，判定反馈信号处于过零死区的电压下降阶段；

18、当电压变化率由负值转变为正值时，判定反馈信号进入过零死区的电压上升阶段。

19、本发明通过电压变化率的正负特性，将过零死区进一步划分为电压下降、电压上升两个阶段，可实现对死区全过程的分段追踪，相比仅依靠单一电平阈值的判定方式，更贴合全桥整流后脉动波形的变化规律，能够更精准地捕捉死区的起止与进程，减少单纯电平判定带来的滞后或误判。

20、在一种可选的实施方式中，方法还包括：

21、在判定反馈信号处于过零死区时，启动计时以得到累计时长；

22、在反馈信号进入过零死区的电压上升阶段，持续监测电压变化率是否保持为正值；

23、当累计时长达到死区时长、且电压变化率保持为正值时，校验反馈信号的电压是否恢复至进入阈值以上；

24、若反馈信号的电压恢复至进入阈值以上，则解除对燃气阀供电状态的锁存，并恢复基于反馈信号的燃气阀供电状态判定。

25、本发明通过“累计时长达死区时长、电压变化率持续为正且电压恢复至进入阈值以上”三重条件联合判定死区结束，能够有效避免瞬时电压干扰、波形波动导致的提前误解锁，确保仅在死区真正结束时才解除状态锁存，大幅降低状态恢复环节的误判概率。

26、在一种可选的实施方式中，方法还包括：

27、若累计时长达到死区时长、且反馈信号的电压仍未恢复至进入阈值以上；或者；累计时长达到死区时长、反馈信号的电压恢复至进入阈值、且反馈信号的电压高于预设电压阈值，则判定燃气阀供电状态异常，并重新执行根据反馈信号的波形特征，确定过零死区的进入阈值和死区时长的步骤；

28、若累计时长达到死区时长、且反馈信号的电压为零，则判定反馈信号丢失，暂停基于反馈信号的燃气阀供电状态判定，并重新执行采集表征燃气阀供电状态的反馈信号的步骤。

29、本发明针对死区时长届满后的不同电压表现，区分“电压未恢复至阈值/电压超正常范围”的供电波动类异常，以及“电压持续为零”的反馈回路断连类严重故障，并分别匹配差异化的处理策略，可有效避免笼统判定故障，减少不必要的保护动作，进而有助于提升异常识别的精准度。

30、在一种可选的实施方式中，方法还包括：

31、在反馈信号进入过零死区的电压上升阶段后，若监测到电压变化率由正值转变为负值，则判定燃气阀供电状态异常，并输出故障预警信号。

32、本发明无需等待死区时长届满再做判定，在死区电压上升阶段即可通过变化率反转捕捉异常工况，相比仅在死区终点校验的方式，可更早识别供电畸变、回路异常等问题，大大缩短了故障响应时间，为后续保护动作预留更多余量。

33、在一种可选的实施方式中，在根据反馈信号的波形特征，确定过零死区的进入阈值和死区时长之前，方法还包括：

34、连续采集多个周期的反馈信号，并获取每个周期的有效区间时长和死区区间时长；

35、分别判断每一有效区间时长和死区区间时长是否均与相应预设参数匹配；

36、在所有的有效区间时长和死区区间时长均与相应预设参数匹配时，判定反馈信号有效，并执行根据反馈信号的波形特征，确定过零死区的进入阈值和死区时长的步骤。

37、本发明在正式开展死区参数计算前，先通过周期时长匹配性校验筛选有效信号，可避免将波形畸变、干扰杂波等无效信号用于参数整定，从源头保证过零死区的进入阈值与死区时长的计算基准可靠，防止因输入信号异常导致后续死区判定失准。

38、在一种可选的实施方式中，方法还包括：

39、在未输出故障预警信号时，持续记录每个周期内反馈信号的信号峰值、电压变化率和周期时长，形成动态更新的标准波形模板；

40、在判定反馈信号处于过零死区的电压下降阶段时，计算电压下降阶段的电压变化率与标准波形模板中同相位的参考电压变化率的偏差；

41、若偏差在预设范围内，则确定对过零死区的判定有效，并维持对当前燃气阀供电状态的锁存；

42、若偏差超出预设范围，则确定对过零死区的判定无效，判定燃气阀供电状态异常，并输出故障预警信号。

43、本发明引入波形特征比对校验，以提升死区判定精准度，具体在判定反馈信号处于过零死区的电压下降阶段时，通过新增电压下降斜率与标准波形模板的偏差校验，以匹配正常过零死区的固有波形变化规律，可进一步识别正常死区与异常工况导致的电压跌落，避免单纯依靠电平阈值带来的误判，让死区判定更贴合全桥整流的真实波形特性。

44、第二方面，本发明提供了一种燃气阀控制设备，设备包括：

45、全桥整流电路，用于将交流电转换为直流电以驱动燃气阀；

46、光电隔离采样电路，与全桥整流电路的输出端连接，用于采集表征燃气阀供电状态的反馈信号；

47、控制器，与光电隔离采样电路连接，用于执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的方法。

48、本发明的燃气阀控制设备，通过设备内置完整的反馈信号过零补偿检测逻辑，在不额外增设前端过零检测硬件的前提下，即可解决全桥整流固有过零死区导致的燃气阀状态误判问题，显著降低设备的误报警、误动作概率，提升燃气阀控制的稳定性与可靠性。

49、在一种可选的实施方式中，光电隔离采样电路的输出端与地之间并联有储能组件，用于在反馈信号处于过零死区期间，维持反馈信号的电压，储能组件包括至少两只并联设置的电容。

50、本发明在硬件层面利用储能组件填补过零死区电压低谷，平滑反馈波形，具体在交流过零、光耦导通能力下降的死区区间，储能电容通过释放预存电荷维持反馈信号电压，避免反馈电平随整流输出剧烈跌落，从硬件层面平滑了全桥整流带来的脉动波形波动，改善反馈信号的质量。