本發(fā)明涉及一種電力電子裝置用單周期固定點數(shù)采樣器，屬電力電子技術領域。

背景技術：

隨著電力電子技術的迅猛發(fā)展，采樣這一環(huán)節(jié)使用的越來越多，越來越重要，采樣的精度更是一個核心的環(huán)節(jié)，對數(shù)據(jù)處理結(jié)果的影響是至關重要的。

大部分的數(shù)據(jù)采樣都是設置一個固定采樣頻率，忽視了采樣信號的頻率變化。這樣采樣的結(jié)果會不精確。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，為了能夠在采樣信號波動和有諧波干擾的情況下，準確在單個周期采樣固定點數(shù)，便于處理器精確的對采樣數(shù)據(jù)進行處理，本發(fā)明公開一種電力電子裝置用單周期固定點數(shù)采樣器。

本發(fā)明的技術方案如下：一種電力電子裝置用單周期固定點數(shù)采樣器采樣方法步驟如下：

(1)將采集到的采樣電流信號vad(t)與系統(tǒng)內(nèi)部同步信號m(t)進行乘法比較后再進行濾波處理，得到輸出的電壓信號為vs(t)；

(2)將vs(t)經(jīng)過pi調(diào)節(jié)并且進行一次遞推求平均濾波處理得到δe(t)信號；

(3)系統(tǒng)計數(shù)，當計數(shù)值為δe(t)與系統(tǒng)常數(shù)c之和等于系統(tǒng)計數(shù)值時，進行一次采樣，同時也給同步輸入信號一個取值信號，則在一個周期期間，即進行了單周期固定采樣點數(shù)n次采樣。

所述采樣電流信號vad(t)得到輸出電壓信號vs(t)的表達式如下：

設輸入信號為：vad(t)＝vadcos[ωit+θi(t)](1)

式中，vad為輸入信號的振幅；ωi為輸入信號角頻率；θi(t)為輸入信號以其ωi為參考的瞬時相位角；

控制系統(tǒng)內(nèi)部同步信號為：m(t)＝vmsin(ω0t)(2)

式中，vm為控制系統(tǒng)內(nèi)部同步信號的振幅；ω0為控制系統(tǒng)內(nèi)部同步信號角頻率；

控制系統(tǒng)內(nèi)部同步信號是由系統(tǒng)內(nèi)部的查找表獲得，系統(tǒng)每進行一次采樣，既是對外部信號的一次采樣，也是通過查找表對內(nèi)部同步信號進行一次取值，每次取值結(jié)果為：

t＝cnt*p/n+k1*p；

則，m(t)＝vmsinω0(cnt*p/n+k1*p)；

其中，cnt為系統(tǒng)在一個周期中進行過采樣的次數(shù)，每采樣一次，cnt加1,當cnt等于n后清零，k1為正整數(shù)，p為周期值；

動態(tài)情況下，兩信號的頻率不同，為簡化運算，以ω0為參考頻率，重新定義輸入信號的瞬時相位，即：

ωit+θi(t)＝ω0t+[(ωi-ω0)t+θi(t)]＝ω0t+θ1(t)(3)

式中，

為壓控振蕩器的固有頻差；

輸入信號及控制系統(tǒng)內(nèi)部同步信號經(jīng)乘法鑒相器之后的輸出電壓信號vs(t)為：

式中k為乘法器的比例系數(shù)；

由式(5)可以看出，等式右邊有2ω0t的正弦項(二次諧波)，采用一個遞推求平均的低通濾波器即可濾除其中的二次諧波，則乘法器中的輸出電壓信號可簡化為：

令則式(6)寫為：vs(t)＝vssin[θ1(t)]。

所述vs(t)經(jīng)過pi調(diào)節(jié)并且進行一次遞推求平均濾波處理得到被采樣信號的周期偏差值的調(diào)節(jié)信號δe(t)的步驟如下：

式中kp為比例系數(shù)；ki為積分系數(shù)；

再對vpi(t)進行遞推求平均，求得δe(t)：

δe(t)＝vpi(t)+sumfifo(t)+fifo(t)；

其中，sumfifo(t)為此周期的輸入信號總和；fifo(t)為前一個周期輸入的此信號。

所述系統(tǒng)計數(shù)，當計數(shù)值為δe(t)與系統(tǒng)常數(shù)c之和等于系統(tǒng)計數(shù)值時，即進行一次采樣，同時也給同步輸入信號一個取值信號；對同步輸入信號的取值信號進行加一操作，同時也得到一個同步輸入信號；則在一個周期期間，即進行了單周期固定采樣點數(shù)n次采樣；采樣周期p為：

p＝{n*[c+δe(t)]}/fclk；c+δe(t)＝fclk*p/n；

式中，fclk為本fpga系統(tǒng)的輸入時鐘頻率，c為系統(tǒng)常量。

本發(fā)明一種電力電子裝置用單周期固定點數(shù)采樣器，包括采樣模塊、乘法比較模塊、第一濾波模塊、pi調(diào)節(jié)模塊和第二濾波模塊。采樣模塊將采集到的采樣電流信號vad(t)送至乘法比較模塊與系統(tǒng)內(nèi)部同步信號m(t)進行乘法比較后，再經(jīng)第一濾波模塊進行濾波處理，得到輸出的電壓信號為vs(t)；輸出的電壓信號經(jīng)pi調(diào)節(jié)模塊進行pi調(diào)節(jié)，得到誤差信號vpi(t)；再經(jīng)第二濾波模塊濾波處理，得到δe(t)。

本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明對于被采樣的周期有變化的信號進單周期固定次數(shù)采樣，對采樣信號進行數(shù)字信號處理的時候，可以提高數(shù)字處理結(jié)果的準確度。此外本發(fā)明實現(xiàn)程序簡單，穩(wěn)定性高，在采樣對象有諧波的情況下也能得到穩(wěn)定的結(jié)果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中電力電子裝置用單周期固定點數(shù)采樣器的模塊框圖；

圖2是本發(fā)明實施例中pi調(diào)節(jié)的可視化編程邏輯框圖；

圖3是本發(fā)明實施例中遞推求平均濾波的可視化編程邏輯框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

如圖1所示：本實施例一種電力電子裝置用單周期固定點數(shù)采樣器實現(xiàn)采樣方法的主要流程依次為：采集電力電子裝置信號、信號比較及濾波、pi調(diào)節(jié)、誤差信號濾波、計數(shù)器計數(shù)及進行固定次數(shù)采樣；具體步驟如下：

(1)采集電力電子裝置信號：

設定程序執(zhí)行計數(shù)器，對系統(tǒng)時鐘信號進行計數(shù)，每計數(shù)到c+δi(t)，就進行一次采樣，其中c為系統(tǒng)固定參數(shù)，δi(t)為求得的誤差信號，其中c+δe(t)＝fclk*p/n。

(2)信號比較及濾波：

(3)pi調(diào)節(jié)：

如圖2所示，利用比例放大器和積分環(huán)節(jié)對is(t)信號進行比例積分調(diào)節(jié)，得到誤差信號vpi(t)，

(4)誤差信號濾波

如圖3所示，將誤差信號vpi(t)進行濾波處理，得到δe(t)。

(5)計數(shù)器計數(shù)及進行固定次數(shù)采樣。