电流采样方法、装置和逆变设备与流程

1.本发明涉及电信号采样技术领域，尤其涉及一种电流采样方法、装置和逆变设备。


背景技术：

2.在pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)控制中，桥式电路的输出波形为高频方波，为了连续输出波形，需要用到滤波电路。受限于成本和体积的要求，可选择的滤波电路不多，且无法提供较好的滤波能力，使得开关级别的干扰信号无法完全滤除，导致负载端的输出电压或输出电流中存在高频成分，如开关纹波。这些高频成分大大降低了电流采样的准确度，而较低的电流采样的准确度又将降低pwm的控制效果。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种电流采样方法、装置和逆变设备，以解决现有技术中由开关纹波造成的电流采样的准确度低的问题。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种电流采样方法，包括：
5.当检测到目标负载设备对应的pwm单元的载波在目标pwm周期内的第一载波点时，根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值；其中，第一载波点为载波在目标pwm周期的前半周期中的任意一个载波点；
6.当检测到目标pwm周期内的第二载波点时，根据第二载波点的时刻对负载电流进行采样，得到第二电流采样值；其中，第二载波点为与第一载波点相距半个目标pwm周期的载波点；
7.将第一电流采样值与第二电流采样值的平均值确定为负载电流的采样值。
8.在一种可能的实现方式中，根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值，包括：
9.将负载电流中与第一载波点的时刻相对应的电流值，采样为第一电流采样值；
10.根据第二载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第二电流采样值，包括：
11.将负载电流中与第二载波点的时刻相对应的电流值，采样为第二电流采样值。
12.在一种可能的实现方式中，根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值，包括：
13.将负载电流中与第一时刻相对应的电流值，采样为第一电流采样值；其中，第一时刻为第一载波点的时刻与预设滞后时长之和，预设滞后时长为负载电流相对于载波的延迟时长；
14.根据第二载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第二电流采样值，包括：
15.将负载电流中与第二时刻相对应的电流值，采样为第二电流采样值；其中，第二时刻为第二载波点的时刻与预设滞后时长之和。
16.在一种可能的实现方式中，载波为等腰三角波，第一载波点为等腰三角波的起始点，第二载波点为等腰三角波的最高点。
17.在一种可能的实现方式中，载波为直角三角波，第一载波点为直角三角波的起始点，第二载波点为直角三角波的起始点与最高点之间的中点。
18.在一种可能的实现方式中，目标负载为容性负载或感性负载。
19.第二方面，本发明实施例提供了一种电流采样装置，包括：
20.第一采样模块，用于当检测到目标负载设备对应的pwm单元的载波在目标pwm周期内的第一载波点时，根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值；其中，第一载波点为载波在目标pwm周期的前半周期中的任意一个载波点；
21.第二采样模块，用于当检测到目标pwm周期内的第二载波点时，根据第二载波点的时刻对负载电流进行采样，得到第二电流采样值；其中，第二载波点为与第一载波点相距半个目标pwm周期的载波点；
22.采样值确定模块，用于将第一电流采样值与第二电流采样值的平均值确定为负载电流的采样值。
23.在一种可能的实现方式中，第一采样模块，具体用于：
24.将负载电流中与第一载波点的时刻相对应的电流值，采样为第一电流采样值；
25.第二采样模块，具体用于：
26.将负载电流中与第二载波点的时刻相对应的电流值，采样为第二电流采样值。
27.在一种可能的实现方式中，第一采样模块，具体用于：
28.将负载电流中与第一时刻相对应的电流值，采样为第一电流采样值；其中，第一时刻为第一载波点的时刻与预设滞后时长之和，预设滞后时长为负载电流相对于载波的延迟时长；
29.第二采样模块，具体用于：
30.将负载电流中与第二时刻相对应的电流值，采样为第二电流采样值；其中，第二时刻为第二载波点的时刻与预设滞后时长之和。
31.在一种可能的实现方式中，载波为等腰三角波，第一载波点为等腰三角波的起始点，第二载波点为等腰三角波的最高点。
32.在一种可能的实现方式中，载波为直角三角波，第一载波点为直角三角波的起始点，第二载波点为直角三角波的起始点与最高点之间的中点。
33.在一种可能的实现方式中，目标负载为容性负载或感性负载。
34.第三方面，本发明实施例提供了一种逆变设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述方法的步骤。
35.本发明实施例提供一种电流采样方法、装置和逆变设备，当检测到目标负载设备对应的pwm单元的载波在目标pwm周期内的第一载波点时，根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值；当检测到目标pwm周期内的第二载波点时，根据第二载波点的时刻对负载电流进行采样，得到第二电流采样值。由于第一载波点与第二载波点被设置为相距半个目标pwm周期，当对第一电流采样值与第二电流采样值取平均值时，第一电流采样值与第二电流采样值中的开关纹波恰好可以抵消，从而避免了开关
纹波对电流采样的准确度的影响，大大提高了电流采样的准确度，进而提高了pwm的控制效果。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本发明实施例提供的一种电流采样方法的步骤流程图；
38.图2是本发明实施例提供的一种第一载波点和第二载波点的示意图；
39.图3是本发明实施例提供的另一种第一载波点和第二载波点的示意图；
40.图4是本发明实施例提供的一种电流采样装置的结构示意图；
41.图5是本发明实施例提供的一种逆变设备的示意图。
具体实施方式
42.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
43.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
44.如背景技术所描述的，对于那些受限于成本和体积要求的设备，其可选择的滤波电路不多，通常为成本低体积小的常规滤波电路，这类滤波电路无法提供较好的滤波能力，使得开关级别的干扰信号无法完全滤除，导致负载端的输出电压或输出电流中存在开关纹波等高频成分。这些高频成分将大大降低电流采样的准确度，而较低的电流采样的准确度又将降低pwm的控制效果。尤其当负载为容性负载时，由于容性负载的高频阻抗小，导致负载电流中的高频成分更加明显，更加降低了电流采样的准确度。
45.此外，现有的电流采样方法自身也存在采样不准确的问题。具体而言，目前业内通常的电流采样方法为，在一个pwm周期内采样一次，即将pwm周期内负载电流的中点对应的电流值确定为采样电流值，但是这种采样方法忽略了负载电路中滤波电路带来的相位移动变化，并且这种相位移动变化无法精确计算得到，因此，按照pwm周期的中点去采样时，所得的采样电流值并不是pwm周期的中点实际对应的电流值，因而该采样电流值并不是负载电流的平均值，采样并不准确。另外，该电流采样方法在采样时，还会受到开关纹波的影响，更加降低了其电流采样的准确度。
46.为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种电流采样方法、装置和逆变设备。下面对本发明实施例所提供的电流采样方法进行介绍。
47.电流采样方法的执行主体，可以是电流采样装置，例如包括采样电路的逆变器，本发明实施例不对其进行具体限定。
48.参见图1，其示出了本发明实施例提供的电流采样方法的实现流程图，包括以下步
骤：
49.步骤110、当检测到目标负载设备对应的pwm单元的载波在目标pwm周期内的第一载波点时，根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值；其中，第一载波点可以是载波在目标pwm周期的前半周期中的任意一个载波点。
50.在一些实施例中，目标负载设备可以是采用逆变器的任意负载设备，例如目标负载设备可以是容性负载或感性负载。目标pwm周期可以是任意一个pwm周期，载波可以是等腰三角形波、直角三角形波。
51.可选的，步骤110中的在根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值的处理，具体可以如下：将负载电流中与第一载波点的时刻相对应的电流值，采样为第一电流采样值。
52.具体的，当检测到第一载波点时，可以记录下该检测时刻，即第一载波点的时刻。然后，可以按照该检测时刻进行采样，将负载电流中与该检测时间相对应的电流值采样为第一电流采样值。
53.可选的，考虑到有些负载电流相对于载波存在延迟，对于此类情况，步骤110中的在根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值的处理，具体可以如下：将负载电流中与第一时刻相对应的电流值，采样为第一电流采样值；其中，第一时刻为第一载波点的时刻与预设滞后时长之和，预设滞后时长为负载电流相对于载波的延迟时长。
54.具体的，当检测到第一载波点时，可以记录下该检测时刻，即第一载波点的时刻。然后，可以按照该检测时刻与预设滞后时长之和的时刻，即第一时刻，进行采样，将负载电流中与第一时刻相对应的电流值采样为第一电流采样值。
55.需要说明的是，负载电流相对于载波的延迟是可以精确计算得到的，通常为一个pwm周期，相应额，可以设置预设滞后时长为一个pwm周期。当然，可以预先对该延迟进行检测，然后将检测得到延迟时长作为预设滞后时长。
56.步骤120、当检测到目标pwm周期内的第二载波点时，根据第二载波点的时刻对负载电流进行采样，得到第二电流采样值；其中，第二载波点为与第一载波点相距半个目标pwm周期的载波点。
57.在一些实施例中，考虑到一些pwm计数器的精度有限，可以根据pwm计数器的精度，选取容易检测的点作为第一载波点，如载波的起始点、载波的中点等。
58.在一些实施例中，在采用等腰三角波作为载波的情况下，可以将第一载波点设置为等腰三角波的起始点，相应的，与第一载波点相距半个目标pwm周期的点刚好是等腰三角波的最高点，即第二载波点。如图2所示，示出了一种第一载波点和第二载波点的示意图，在图2中，标号21为第一载波点，标号22为第二载波点。
59.需要说明的是，还可以选取其他便于检测的载波点，如等腰三角波中与四分之一目标pwm周期相对应的载波点、等腰三角波中与五分之一目标pwm周期相对应的载波点等，本发明实施例不对其进行具体限定。
60.在一些实施例中，在采用直角三角波作为载波的情况下，如波形从左到右幅度依次变大的直角三角波，可以将第一载波点设置为直角三角波的起始点，与第一载波点相距半个目标pwm周期的点刚好是直角三角波的起始点与最高点之间的中点。相应的，对于波形
从左到右幅度依次变小的直角三角波，可以将第一载波点设置为直角三角波的起始点，与第一载波点相距半个目标pwm周期的点刚好是直角三角波的起始点与最低点之间的中点。如图3所示，示出了一种第一载波点和第二载波点的示意图，在图3中，标号31为第一载波点，标号32为第二载波点。
61.需要说明的是，还可以选取其他便于检测的载波点，如直角三角波中与四分之一目标pwm周期相对应的载波点、直角三角波中与五分之一目标pwm周期相对应的载波点等，本发明实施例不对其进行具体限定。
62.在一些实施例中，同上述第一电流采样值的处理类似，当检测到第二载波点时，可以记录下该检测时刻，即第二载波点的时刻。然后，可以按照该检测时刻进行采样，将负载电流中与该检测时间相对应的电流值采样为第二电流采样值。此外，对于负载电流相对于载波存在延迟的情况，可以按照第二载波点的检测时刻与预设滞后时长之和的时刻，即第二时刻，进行采样，将负载电流中与第二时刻相对应的电流值采样为第二电流采样值。
63.步骤130、将第一电流采样值与第二电流采样值的平均值确定为负载电流的采样值。
64.在得到第一电流采样值与第二电流采样值之后，计算第一电流采样值与第二电流采样值的平均值，并将其确定为目标负载设备的负载电流的采样值。
65.需要说明的是，按照上述采样方法采样得到的第一电流采样值与第二电流采样值，在取平均值时，第一电流采样值与第二电流采样值中的开关纹波刚好可以抵消。下面对开关纹波的抵消过程进行详细介绍。
66.开关纹波可以表示为如下形式：
[0067][0068]
相应的，第一电流采样值中的开关纹波成分可以表示为：
[0069][0070]
第二电流采样值中的开关纹波成分可以表示为：
[0071][0072]
基于以上表示，当对第一电流采样值和第二电流采样值相加取平均值时，对于开关纹波成分，可以得到如下结果：
[0073][0074]
由此可见，第一电流采样值和第二电流采样值中的开关纹波刚好相互抵消。如此，按照本发明实施例提供的采样方式，可以抵消开关纹波，避免了开关纹波对电流采样的准确度的影响，从而大大提高了电流采样的准确度，进而提高了pwm的控制效果。
[0075]
需要说明的是，本发明实施例提供的采样方式，并不需要考虑负载电路中滤波电路带来的相位移动变化，因为本发明实施例在采样时，并不需要精确地找到pwm周期内负载电流的中点对应的电流值，本发明实施例只需要在一个pwm周期内采样两次，两次采样的间隔为半个周期，然后对两次采样结果取平均值，就可以得到负载电流的平均值。也就是说，现有采样方法是无法找到准确的pwm周期内负载电流的中点，而本发明实施例是从另一个
角度出发，绕过了中点找不准确的障碍，不仅能够采样到负载电流的平均值，还能够抵消掉开关纹波。
[0076]
需要再次说明的是，由于本发明实施例提供的电流采样方式能够抵消采样结果中的开关纹波，因此，对于那些受限于成本和体积要求的设备，即使其滤波电路的滤波效果一般或者较差，也能够具备极高的采样准确度。此外，本发明实施例提供的电流采样方式在一个pmw周期内只需要采样两次，对芯片处理资源的要求不高，也不会加长中断程序时间，具有落地难度低的优点。
[0077]
在本发明实施例中，给出了一种利用载波点的电流采样方式，即当检测到目标负载设备对应的pwm单元的载波在目标pwm周期内的第一载波点时，根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值；当检测到目标pwm周期内的第二载波点时，根据第二载波点的时刻对负载电流进行采样，得到第二电流采样值。由于第一载波点与第二载波点被设置为相距半个目标pwm周期，当对第一电流采样值与第二电流采样值取平均值时，第一电流采样值与第二电流采样值中的开关纹波恰好可以抵消，从而避免了开关纹波对电流采样的准确度的影响，大大提高了电流采样的准确度，进而提高了pwm的控制效果。
[0078]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0079]
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
[0080]
图4示出了本发明实施例提供的电流采样装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0081]
如图4所示，电流采样装置包括：
[0082]
第一采样模块410，用于当检测到目标负载设备对应的pwm单元的载波在目标pwm周期内的第一载波点时，根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值；其中，第一载波点为载波在目标pwm周期的前半周期中的任意一个载波点；
[0083]
第二采样模块420，用于当检测到目标pwm周期内的第二载波点时，根据第二载波点的时刻对负载电流进行采样，得到第二电流采样值；其中，第二载波点为与第一载波点相距半个目标pwm周期的载波点；
[0084]
采样值确定模块430，用于将第一电流采样值与第二电流采样值的平均值确定为负载电流的采样值。
[0085]
在一种可能的实现方式中，第一采样模块，具体用于：
[0086]
将负载电流中与第一载波点的时刻相对应的电流值，采样为第一电流采样值；
[0087]
相应的，第二采样模块，具体用于：
[0088]
将负载电流中与第二载波点的时刻相对应的电流值，采样为第二电流采样值。
[0089]
在一种可能的实现方式中，第一采样模块，具体用于：
[0090]
将负载电流中与第一时刻相对应的电流值，采样为第一电流采样值；其中，第一时刻为第一载波点的时刻与预设滞后时长之和，预设滞后时长为负载电流相对于载波的延迟
时长；
[0091]
相应的，第二采样模块，具体用于：
[0092]
将负载电流中与第二时刻相对应的电流值，采样为第二电流采样值；其中，第二时刻为第二载波点的时刻与预设滞后时长之和。
[0093]
在一种可能的实现方式中，载波为等腰三角波，第一载波点为等腰三角波的起始点，第二载波点为等腰三角波的最高点。
[0094]
在一种可能的实现方式中，载波为直角三角波，第一载波点为直角三角波的起始点，第二载波点为直角三角波的起始点与最高点之间的中点。
[0095]
在一种可能的实现方式中，目标负载为容性负载或感性负载。
[0096]
在本发明实施例中，给出了一种利用载波点的电流采样方式，即当检测到目标负载设备对应的pwm单元的载波在目标pwm周期内的第一载波点时，根据第一载波点的时刻对目标负载设备的负载电流进行采样，得到第一电流采样值；当检测到目标pwm周期内的第二载波点时，根据第二载波点的时刻对负载电流进行采样，得到第二电流采样值。由于第一载波点与第二载波点被设置为相距半个目标pwm周期，当对第一电流采样值与第二电流采样值取平均值时，第一电流采样值与第二电流采样值中的开关纹波恰好可以抵消，从而避免了开关纹波对电流采样的准确度的影响，大大提高了电流采样的准确度，进而提高了pwm的控制效果。
[0097]
图5是本发明实施例提供的逆变设备5的示意图。如图5所示，该实施例的逆变设备5包括：处理器50、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各个电流采样方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤110至步骤150。或者，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图4所示模块410至450的功能。
[0098]
示例性的，所述计算机程序52可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器51中，并由所述处理器50执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序52在所述逆变设备5中的执行过程。例如，所述计算机程序52可以被分割成图4所示的模块410至450。
[0099]
所述逆变设备5可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是逆变设备5的示例，并不构成对逆变设备5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述逆变设备还可以包括电源模块、逆变模块、整流模块等。
[0100]
所称处理器50可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0101]
所述存储器51可以是所述逆变设备5的内部存储单元，例如逆变设备5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述逆变设备5的外部存储设备，例如所述逆变设备5上配备的
插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器51还可以既包括所述逆变设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述逆变设备所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0102]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0103]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0104]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0105]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0106]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0107]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0108]
所述集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个电流采样方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬
盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
[0109]
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。