專利名稱：一種基于同步坐標(biāo)系的單相鎖相環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)中單相鎖相環(huán)技術(shù)，尤其適用于在輸入信號頻率波 動的情況下，準(zhǔn)確測量單相系統(tǒng)中電壓或電流的相位。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，三相鎖相環(huán)的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟，但是對于單相鎖相環(huán)技術(shù) 研究還不夠充分，存在不同程度的問題。單相鎖相環(huán)的一個基本結(jié)構(gòu)圖如

圖1所示。由鑒相器(PD)，環(huán)路濾波器(LF)和壓 控振蕩器(VCO)組成。鑒相器輸出相位差，經(jīng)由環(huán)路濾波器濾波控制，送給壓控振蕩器，壓 控振蕩器輸出反饋到鑒相器中，從而鎖定輸入信號的相位。通常的單相鎖相環(huán)根據(jù)鑒相器(PD)的不同，可以分為基于靜止坐標(biāo)系的單相鎖 相環(huán)和基于同步坐標(biāo)系的單相鎖相環(huán)。在單相系統(tǒng)中，由于基于同步坐標(biāo)系的單相鎖相環(huán) 缺少一個必需的輸入量，其發(fā)展非常緩慢，最近國外有不少文獻(xiàn)提出了基于同步坐標(biāo)系的 單相鎖相環(huán)。如圖2所示，這種鎖相環(huán)需要兩個相互垂直的輸入信號，經(jīng)過Park變換后輸 出相位誤差，再經(jīng)過LF和VCO產(chǎn)生輸出信號。但在單相系統(tǒng)中只有一個輸入信號να，需要 另外生成一個虛擬的輸入信號V0。有些方法通過數(shù)字存儲器件存儲原始輸入信號Va的波 形，經(jīng)過1/4個周期后，再與現(xiàn)有信號一同作為Park變換器的輸入。但這種方法產(chǎn)生的第 二個虛擬信號V0并不是目前輸入信號準(zhǔn)確移相90度的量，不能得到精確的相位輸出，并且 有很大的延遲。在國外還有些方法通過外置的模塊，將輸入信號移相90度產(chǎn)生V0，但這些 方法都無法保證在輸入信號頻率變化的情況下產(chǎn)生準(zhǔn)確的虛擬信號，也就無法得到準(zhǔn)確的 相位。若要克服這種情況，需要外加頻率測量電路，但這又使單相鎖相環(huán)變得非常復(fù)雜，不 利于使用。

實用新型內(nèi)容為克服基于同步坐標(biāo)系的單相鎖相環(huán)無法在輸入信號頻率改變的情況下得到準(zhǔn) 確相位的不足。本實用新型提供了一種基于同步坐標(biāo)系的單相鎖相環(huán)。這種單相鎖相環(huán)不 僅能夠在電網(wǎng)頻率波動的條件下準(zhǔn)確迅速的鎖定相位，而且這種方法簡單、易于硬件和軟 件實現(xiàn)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于同步坐標(biāo)系的單相鎖相環(huán)，包括鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF)和壓控振 蕩器(VCO)，所述鑒相器(PD)和環(huán)路濾波器(LF)前后相連，環(huán)路濾波器(LF)輸出端與壓控 振蕩器(VCO)相連；所述鑒相器(PD)由虛擬信號產(chǎn)生電路㈧和Park變換器構(gòu)成；所述虛 擬信號產(chǎn)生電路(A)由乘法器(Mul)、低通濾波器(LPF)和三角函數(shù)計算器(Cal)構(gòu)成；所 述低通濾波器(LPF)輸入為Park變換器d軸輸出，所述低通濾波器(LPF)輸出接到乘法器 (Mul)的一個輸入端；所述三角函數(shù)計算器(Cal)輸入為單相鎖相環(huán)的相位輸出端，所述三 角函數(shù)計算器(Cal)輸出作為乘法器(Mul)的第二個輸入。[0008]所述Park變換器是一種兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)變換模塊，變 換公式如下
權(quán)利要求一種基于同步坐標(biāo)系的單相鎖相環(huán)，包括鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF)和壓控振蕩器(VCO)，其特征在于所述鑒相器(PD)和環(huán)路濾波器(LF)前后相連，環(huán)路濾波器(LF)輸出端與壓控振蕩器(VCO)相連；所述鑒相器(PD)由虛擬信號產(chǎn)生電路(A)和Park變換器構(gòu)成；所述虛擬信號產(chǎn)生電路(A)由乘法器(Mul)、低通濾波器(LPF)和三角函數(shù)計算器(Cal)構(gòu)成；所述低通濾波器(LPF)輸入為Park變換器d軸輸出，所述低通濾波器(LPF)輸出接到乘法器(Mul)的一個輸入端；所述三角函數(shù)計算器(Cal)輸入為單相鎖相環(huán)的相位輸出端，所述三角函數(shù)計算器(Cal)輸出作為乘法器(Mul)的第二個輸入。
2.如權(quán)利要求1所述一種基于同步坐標(biāo)系的單相鎖相環(huán)，其特征在于所述Park變換 器是一種兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)變換模塊，變換公式如下cos θ sm θ -sin θ cos&_其中Xa，X0分別為靜止坐標(biāo)系α，β軸上的分量；Xd，Xq分別為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d，q軸上 的分量；θ為d軸與α軸的夾角。
專利摘要本實用新型公開了一種基于同步坐標(biāo)系的單相鎖相環(huán)，包括鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF)和壓控振蕩器(VCO)，所述鑒相器(PD)和環(huán)路濾波器(LF)前后相連，環(huán)路濾波器(LF)輸出加上初始值ω0之后再與壓控振蕩器(VCO)相連；所述鑒相器(PD)由虛擬信號產(chǎn)生電路(A)和Park變換器構(gòu)成；所述虛擬信號產(chǎn)生電路(A)由乘法器(Mul)、低通濾波器(LPF)和三角函數(shù)計算器(Cal)構(gòu)成；所述低通濾波器(LPF)輸入為Park變換器d軸輸出，所述低通濾波器(LPF)輸出接到乘法器(Mul)的一個輸入端。本實用新型的單相鎖相環(huán)，即使在輸入信號頻率變化的場合下，依然可以準(zhǔn)確得到輸入信號的相位。
文檔編號H03L7/085GK201742387SQ20102018864
公開日2011年2月9日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者方雄, 李明, 王躍 申請人:西安交通大學(xué)