[发明专利]一种工频电压过零点检测方法及系统

权利要求书

1.一种工频电压过零点检测方法，其特征是，

获取工频电压；

在工频电压每个周期内进行电压采样，获取若干个采样点，每个工频电压周期内所述采样点为32个，电压采样周期为20ms/32＝0.625ms；

设置自由运转的定时器T1的定时周期为T，T大于工频电压周期；

定时器T1记录工频电压周期最后一个采样点结束时的时间t1；

对该工频电压周期得到的采样点的电压进行离散傅里叶变换，计算初始电压采样点的相角θ；

初始电压采样点的相角θ计算完成，定时器T1记录完成时间t2；

记录时间t2后，计算工频电压过零点时间t3，将t3赋值给定时器T1的比较输出寄存器；

当定时器T1计数值等于t3时，产生输出比较中断，确定输入电压过零点；

计算工频电压过零点时间t3的方法具体为：

其中，T表示定时器T1的定时周期。

2.根据权利要求1所述的工频电压过零点检测方法，其特征是，所述计算初始电压采样点的相角θ的方法具体为：

三角函数的余弦形式傅里叶级数公式为：

式中，f(t)为周期信号函数，c₀为直流分量，c_n为n取不同值时的谐波分量系数，w为角频率，φ_n为初相角；函数由直流分量及无穷多频率为基频整数倍且幅值和相角不同的信号叠加而成；对上式离散后进行余弦形式的展开为：

令a₀＝c₀，a_n＝c_ncos(φ_n)，b_n＝-c_nsin(φ_n)，傅里叶变换公式写成如下形式：

其中，k表示第k个采样点，ΔT表示采样周期，初始相角θ表达为：

3.一种工频电压过零点检测系统，用于实现权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征是，包括采集单元和处理单元；

所述采集单元采集实际工频电压信号，转化为单片机可用的采样信号，输入处理单元；

所述处理单元计算工频电压的过零点。

4.根据权利要求3所述的工频电压过零点检测系统，其特征是，所述采集单元的电路为：工频电压信号输入电压互感器PT的两个输入端，电压互感器PT的两个输出端分别连接运算放大器的两个输入端，电阻R1一端连接所述运算放大器的反相输入端，另一端连接所述运算放大器输出端，电阻R2一端连接运算放大器输出端，另一端一路连接处理单元的模数转换器，另一路通过电容C1接地。

5.根据权利要求4所述的工频电压过零点检测系统，其特征是，所述处理单元包括模数转换器ADC、定时器T1和定时器T2；所述模数转换器ADC对输入电压采样信号进行采样；所述定时器T1为自由运转定时器，用于计算工频电压过零点和设置工频电压过零点的比较值；所述定时器T2用于控制模数转换器ADC定时采样。