信号转换方法及装置与流程

本技术涉及信号处理领域，具体涉及一种信号转换方法及装置。

背景技术：

1、在使用实时数字仿真系统对发电机组控制器进行测试时，需要获取发电机转子输出的转速脉冲和过零脉冲信号，以模拟真实环境下的运行情况。在实际的发电机系统中，这些脉冲信号通常由增量式光电旋转编码器产生，该编码器具有较高的准确性和稳定性。这些脉冲信号的抖动(即信号的不稳定性)通常可以控制在10纳秒(10ns)以内。

2、然而，以风力发电场景为例，实时数字仿真系统的闭环仿真步长一般都在微秒级别，通常大于1微秒(1us)。如果直接将实时数字仿真系统输出的信号作为发电机组控制器所需的转速脉冲信号，由于仿真系统输出信号的步长较大，会引入更多的噪声，导致发电机组控制器在解算转速信号时出现较高的噪声成分。这样的噪声会干扰控制器的正常运行，导致测试结果不准确，甚至影响控制器的正常工作。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本技术提供一种信号转换方法及装置，能够解决在发电机组控制器测试过程中，数字仿真系统输出脉冲信号抖动大，转速信号噪声高，相位锁定困难，导致发电机组控制器不能正常工作，无法进行仿真测试的问题。

2、为了解决上述问题中的至少一个，本技术提供以下技术方案：

3、根据本技术实施例的第一方面，本技术提供一种信号转换方法，包括：

4、采集仿真系统输出的发电机转子的模拟转速信号和模拟相位信号；

5、根据所述模拟转速信号与预设的时间步长确定角位移信号，并对所述角位移信号进行累加，得到累加角度；

6、根据所述累加角度分别生成具有特定电平状态的转速脉冲信号和过零脉冲信号；

7、获取所述模拟相位信号的过零时间与所述过零脉冲信号的信号周期以及生成之间的时间差，并根据所述信号周期以及时间差对所述模拟转速信号进行补偿，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号；

8、将所述补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号输出至发电机组控制器。

9、根据本技术的任一实施方式，所述根据所述模拟转速信号与预设的时间步长确定角位移信号，并对所述角位移信号进行累加，得到累加角度，包括：

10、将所述模拟转速信号转换为转速偏差，并与预设的额定转速相加，得到所述发电机转子的实际转速；

11、将所述实际转速与预设的时间步长相乘得到角位移信号，并对所述角位移信号进行累加得到累加角度。

12、根据本技术的任一实施方式，所述根据所述累加角度分别生成具有特定电平状态的转速脉冲信号和过零脉冲信号，包括：

13、在所述累加角度θ满足：

14、

15、的情况下，生成高电平状态的转速脉冲信号，否则生成低电平状态的转速脉冲信号；

16、在所述累加角度θ满足：

17、

18、的情况下，生成高电平状态的过零脉冲信号，否则生成低电平状态的过零脉冲信号；

19、其中，n表征发电机转子在单个旋转周期发出的脉冲数量。

20、根据本技术的任一实施方式，所述根据所述累加角度分别生成具有特定电平状态的转速脉冲信号和过零脉冲信号，包括：

21、在所述累加角度θ满足：

22、

23、的情况下，生成高电平状态的第一转速脉冲信号，否则生成低电平状态的第一转速脉冲信号；

24、在所述累加角度θ满足：

25、

26、的情况下，生成高电平状态的第二转速脉冲信号，否则生成低电平状态的第二转速脉冲信号；

27、在所述累加角度θ满足：

28、

29、的情况下，生成高电平状态的过零脉冲信号，否则生成低电平状态的过零脉冲信号；

30、其中，n表征发电机转子在单个旋转周期发出的脉冲数量，所述第一转速脉冲信号和所述第二转速脉冲信号的信号相位相差90度；所述过零脉冲信号与所述第一转速脉冲信号的中心线重合。

31、根据本技术的任一实施方式，所述获取所述模拟相位信号的过零时间与所述过零脉冲信号的信号周期以及生成之间的时间差，并根据所述信号周期以及时间差对所述模拟转速信号进行补偿，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号，包括：

32、根据所述模拟相位信号的周期以及所述过零脉冲信号的周期，确定所述仿真系统输出的发电机转子的模拟转速与当前信号转换结果中发电机转子的模拟转速的转速误差；

33、根据所述转速误差和所述时间差对所述模拟转速信号进行补偿，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号。

34、根据本技术的任一实施方式，所述根据所述转速误差和所述时间差对所述模拟转速信号进行补偿，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号，包括：

35、在所述模拟相位信号的生成时间早于所述过零脉冲信号的生成时间的情况下，根据所述转速误差增加放大所述模拟转速信号，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号；

36、在所述模拟相位信号的生成时间晚于所述过零脉冲信号的生成时间的情况下，根据所述转速误差缩小所述模拟转速信号，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号。

37、根据本技术实施例的第二方面，本技术提供一种信号转换装置，包括：

38、模拟量采集模块，用于：采集仿真系统输出的发电机转子的模拟转速信号和模拟相位信号；

39、转速累加模块，用于：根据所述模拟转速信号与预设的时间步长确定角位移信号，并对所述角位移信号进行累加，得到累加角度；

40、比较生成模块，用于：根据所述累加角度分别生成具有特定电平状态的转速脉冲信号和过零脉冲信号；

41、误差修正模块，用于：获取所述模拟相位信号的过零时间与所述过零脉冲信号的信号周期以及生成之间的时间差，并根据所述信号周期以及时间差对所述模拟转速信号进行补偿，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号；

42、信号输出模块，用于：将所述补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号输出至发电机组控制器。

43、根据本技术的任一实施方式，所述转速累加模块在根据所述模拟转速信号与预设的时间步长确定角位移信号，并对所述角位移信号进行累加，得到累加角度时，具体用于：

44、将所述模拟转速信号转换为转速偏差，并与预设的额定转速相加，得到所述发电机转子的实际转速；

45、将所述实际转速与预设的时间步长相乘得到角位移信号，并对所述角位移信号进行累加得到累加角度。

46、根据本技术的任一实施方式，所述比较生成模块在根据所述累加角度分别生成具有特定电平状态的转速脉冲信号和过零脉冲信号时，具体用于：

47、在所述累加角度θ满足：

48、

49、的情况下，生成高电平状态的转速脉冲信号，否则生成低电平状态的转速脉冲信号；

50、在所述累加角度θ满足：

51、

52、的情况下，生成高电平状态的过零脉冲信号，否则生成低电平状态的过零脉冲信号；

53、其中，n表征发电机转子在单个旋转周期发出的脉冲数量。

54、根据本技术的任一实施方式，所述比较生成模块在根据所述累加角度分别生成具有特定电平状态的转速脉冲信号和过零脉冲信号时，具体用于：

55、在所述累加角度θ满足：

56、

57、的情况下，生成高电平状态的第一转速脉冲信号，否则生成低电平状态的第一转速脉冲信号；

58、在所述累加角度θ满足：

59、

60、的情况下，生成高电平状态的第二转速脉冲信号，否则生成低电平状态的第二转速脉冲信号；

61、在所述累加角度θ满足：

62、

63、的情况下，生成高电平状态的过零脉冲信号，否则生成低电平状态的过零脉冲信号；

64、其中，n表征发电机转子在单个旋转周期发出的脉冲数量，所述第一转速脉冲信号和所述第二转速脉冲信号的信号相位相差90度；所述过零脉冲信号与所述第一转速脉冲信号的中心线重合。

65、根据本技术的任一实施方式，所述误差修正模块在获取所述模拟相位信号的过零时间与所述过零脉冲信号的信号周期以及生成之间的时间差，并根据所述信号周期以及时间差对所述模拟转速信号进行补偿，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号时，具体用于：

66、根据所述模拟相位信号的周期以及所述过零脉冲信号的周期，确定所述仿真系统输出的发电机转子的模拟转速与当前信号转换结果中发电机转子的模拟转速的转速误差；

67、根据所述转速误差和所述时间差对所述模拟转速信号进行补偿，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号。

68、根据本技术的任一实施方式，所述误差修正模块在根据所述转速误差和所述时间差对所述模拟转速信号进行补偿，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号时，具体用于：

69、在所述模拟相位信号的生成时间早于所述过零脉冲信号的生成时间的情况下，根据所述转速误差增加放大所述模拟转速信号，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号；

70、在所述模拟相位信号的生成时间晚于所述过零脉冲信号的生成时间的情况下，根据所述转速误差缩小所述模拟转速信号，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号。

71、根据本技术实施例的第三方面，本技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的信号转换方法的步骤。

72、根据本技术实施例的第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的信号转换方法的步骤。

73、根据本技术实施例的第五方面，本技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现所述的信号转换方法的步骤。

74、由上述技术方案可知，本技术提供一种信号转换方法及装置，通过采集仿真系统输出的发电机转子的模拟转速信号和模拟相位信号；根据所述模拟转速信号与预设的时间步长确定角位移信号，并对所述角位移信号进行累加，得到累加角度；根据所述累加角度分别生成具有特定电平状态的转速脉冲信号和过零脉冲信号；获取所述模拟相位信号的过零时间与所述过零脉冲信号的信号周期以及生成之间的时间差，并根据所述信号周期以及时间差对所述模拟转速信号进行补偿，直至所述时间差为零，以得到补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号；将所述补偿后的转速脉冲信号和过零脉冲信号输出至发电机组控制器。能够降低脉冲抖动和转速信号的噪声，实现仿真系统输出的转速信号和发电机组接收到转速信号的相位对齐。