專利名稱：基于不完整周期電網(wǎng)電壓信號(hào)的鑒相方法、裝置及鎖相環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于不完整周期電網(wǎng)電壓信號(hào)的鑒相方法、裝置及鎖相環(huán)。
背景技術(shù)：
在電カ電子的眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，與交流電網(wǎng)互聯(lián)的電力電子變流裝置在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中扮演著重要的角色，為了精確、穩(wěn)定地運(yùn)行，其控制系統(tǒng)都要求快速、準(zhǔn)確地獲取電網(wǎng)電壓的相位和頻率信息。目前常用的単相逆變器上的電網(wǎng)電壓檢測(cè)方法主要是通過檢測(cè)電壓幅值過零點(diǎn)及其時(shí)間間隔來得到當(dāng)前電網(wǎng)的相位和頻率，該方法思路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，但抗電壓直流分量、諧波、噪聲的性能較差，較難實(shí)現(xiàn)精確、穩(wěn)定的逆變器的過欠頻保護(hù)。另外，其效果依賴于過零點(diǎn)附近信號(hào)的質(zhì)量，對(duì)帶死區(qū)波形的并網(wǎng)電流的檢測(cè)則 完全失效，因此不能應(yīng)用于要求具備無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)合，而無功補(bǔ)償是逆變器技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和重要要求之一。在三相并網(wǎng)逆變器中常使用clack+park變換來鎖相，該方法至少需要兩相電壓信號(hào)。對(duì)單相并網(wǎng)逆變器而言，如何根據(jù)已知單相輸入構(gòu)造另一相電壓信號(hào)就成為各種基于clack+park變換的單相鎖相環(huán)的關(guān)鍵所在，目前的方法都是以復(fù)雜的運(yùn)算或者較大的計(jì)算延遲為代價(jià)，不利于在計(jì)算資源受限的逆變器主控芯片上編程實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于不完整周期電網(wǎng)電壓信號(hào)的鑒相方法、裝置及鎖相環(huán)，能夠在諧波、噪聲、偏置等干擾下精確、快速、穩(wěn)定地跟蹤電網(wǎng)電壓信號(hào)的相位。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于不完整周期電網(wǎng)電壓信號(hào)的鑒相方法，包括對(duì)電網(wǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，得到電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)；將不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)與參考標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)相乘并積分，計(jì)算得到第ー運(yùn)算結(jié)果，所述參考標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)的幅度為單位幅度，頻率與所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)的頻率相同，相位為O ;將所述不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)與參考標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)相乘并積分，計(jì)算得到第二運(yùn)算結(jié)果，所述參考標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)的幅度為單位幅度，頻率與所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)的頻率相同，相位為O ;對(duì)所述第一運(yùn)算結(jié)果除以第二運(yùn)算結(jié)果所得的商進(jìn)行反正切運(yùn)算，得到電網(wǎng)電壓信號(hào)的相位。可選地，所述不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)記為Λ_(/)= dsini成+爐)，所述參考標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)記為Xms (t) = COS t，采用如下公式進(jìn)行相乘積分
權(quán)利要求
1.一種基于不完整周期電網(wǎng)電壓信號(hào)的鑒相方法，其特征在于，包括 對(duì)電網(wǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，得到電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)； 將不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)與參考標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)相乘并積分，計(jì)算得到第一運(yùn)算結(jié)果，所述參考標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)的幅度為單位幅度，頻率與所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)的頻率相同，相位為O ; 將所述不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)與參考標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)相乘并積分，計(jì)算得到第ニ運(yùn)算結(jié)果，所述參考標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)的幅度為單位幅度，頻率與所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)的頻率相同，相位為O ; 對(duì)所述第一運(yùn)算結(jié)果除以第二運(yùn)算結(jié)果所得的商進(jìn)行反正切運(yùn)算，得到電網(wǎng)電壓信號(hào)的相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑒相方法，其特征在于，所述不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)記為尤的ニ^^^^紐+ ー’所述參考標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)記為乂—⑴=COSCOt,采用如下公式進(jìn)行相乘積分 fx(/). Xcos(Z) = Ta/2，其中，T為采樣周期，a為第一運(yùn)算結(jié)果，變形后 a =』Sm識(shí)= .*j。其離散形式為 α = Α ηφ = ^-* ■( )*χ(η) = j-*(警)*χ(η)，其中 N 為采樣周期 T 內(nèi)的采 ^ Ti=ON -oJV樣點(diǎn)數(shù)； 所述參考標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)記為Xsin (t) = sin on，采用如下公式進(jìn)行相乘積分 JrI(り·;Csm(り=7 /2，其中，b為第二運(yùn)算結(jié)果,變形后的離散形式為b ニ Acoscp =マ*IXsm{——)*x(n)\^ n=0N 所述電網(wǎng)電壓信號(hào)的相位識(shí)=arctan^-j
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鑒相方法，其特征在于，在開始對(duì)所述電網(wǎng)電壓信號(hào)采樣之后，還包括對(duì)所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)進(jìn)行過零檢測(cè)，在檢測(cè)到所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)過零之后將所述完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)分別與參考標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)參考正弦信號(hào)相乘并積分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑒相方法，其特征在于，所述過零檢測(cè)的判斷標(biāo)準(zhǔn)為開始對(duì)所述電網(wǎng)電壓信號(hào)采樣之后，所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)的序列為兩負(fù)一正。
5.一種基于不完整周期電網(wǎng)電壓信號(hào)的鑒相裝置，其特征在于，包括 采樣模塊，對(duì)電網(wǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，得到電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)； 第一運(yùn)算模塊，將不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)與參考標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)相乘并積分，計(jì)算得到第一運(yùn)算結(jié)果，所述參考標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)的幅度為單位幅度，頻率與所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)的頻率相同，相位為O ; 第二運(yùn)算模塊，將所述不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)與參考標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)相乘并積分，計(jì)算得到第二運(yùn)算結(jié)果，所述參考標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)的幅度為單位幅度，頻率與所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)的頻率相同，相位為O ; 相位計(jì)算模塊，對(duì)所述第一運(yùn)算結(jié)果除以第二運(yùn)算結(jié)果所得的商進(jìn)行反正切運(yùn)算，得到電網(wǎng)電壓信號(hào)的相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑒相裝置，其特征在于，所述不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)記為
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的鑒相裝置，其特征在于，還包括 過零檢測(cè)模塊，在開始對(duì)所述電網(wǎng)電壓信號(hào)采樣之后，對(duì)所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)進(jìn)行過零檢測(cè)，在檢測(cè)到所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)過零之后控制所述第一運(yùn)算模塊和第二運(yùn)算模塊開始計(jì)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑒相裝置，其特征在于，所述過零檢測(cè)的判斷標(biāo)準(zhǔn)為開始對(duì)所述電網(wǎng)電壓信號(hào)采樣之后，所述電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)的序列為兩負(fù)一正。
9.ー種鎖相環(huán)，其特征在于，包括權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的鑒相裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于不完整周期電網(wǎng)電壓信號(hào)的鑒相方法、裝置及鎖相環(huán)，所述方法包括對(duì)電網(wǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，得到電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)；將不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)與參考標(biāo)準(zhǔn)余弦信號(hào)相乘并積分，計(jì)算得到第一運(yùn)算結(jié)果；將所述不完整周期的電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)與參考標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)相乘并積分，計(jì)算得到第二運(yùn)算結(jié)果；對(duì)所述第一運(yùn)算結(jié)果除以第二運(yùn)算結(jié)果所得的商進(jìn)行反正切運(yùn)算，得到電網(wǎng)電壓信號(hào)的相位。本發(fā)明能夠在諧波、噪聲、偏置等干擾下精確、快速、穩(wěn)定地跟蹤電網(wǎng)電壓信號(hào)的相位。
文檔編號(hào)H03L7/085GK102832931SQ20121034638
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者羅宇浩 申請(qǐng)人:浙江昱能光伏科技集成有限公司