專利名稱：鎖相環(huán)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鎖相環(huán)。
背景技術：
隨著各種非線性負載的大量使用，電能質量問題日益突出，用來改善電能質量的各種電力電子裝置得了較廣泛的應用。電力電子裝置要成功接入電網(wǎng)，需準確實時地檢測出電網(wǎng)的相位和頻率信息，相位和頻率跟蹤是控制其中的一個關鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的硬件過零檢測法一般只能在一個工頻周期比較兩次，動態(tài)性能較差，且當電網(wǎng)電壓中有較高的諧波含量時，就不能準確地確定過零點。電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，它們直接或通過變壓器、電抗器等設備與電網(wǎng)并聯(lián)或串聯(lián)，并依賴電源電壓與電網(wǎng)保持同步運行。要實現(xiàn)并網(wǎng)變換器與電網(wǎng)的同步運行，首先必須檢測電網(wǎng)電壓的頻率和相位，并以此來控制變換器，使其與電網(wǎng)電壓保持同步，一般需用鎖相環(huán)(Phase-Locked Loop, PLL)來獲得電網(wǎng)電壓相位。圖8為傳統(tǒng)鎖相環(huán)結構框圖，鎖相環(huán)主要由鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器構成。該鎖相環(huán)的基本工作原理是:鑒相器將電網(wǎng)電壓和控制系統(tǒng)內部同步信號的相位差信號轉變成電壓，通過環(huán)路濾波器濾波后去控制壓控振蕩器，從而改變系統(tǒng)內部同步信號的頻率和相位，使之與電網(wǎng)電壓一致。此鎖相環(huán)技術各個環(huán)節(jié)都包含較多內容，實現(xiàn)較為復雜，且其不能檢測出信號頻率，相位跟蹤效果也較差，不利于工程應用。

實用新型內容本實用新型是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種鎖相環(huán)，以實時有效地檢測出電壓頻率和相位信息、實現(xiàn)信號頻率的準確計算和相位的準確跟蹤。本實用新型為解決技術問題采用以下技術方案。鎖相環(huán)，其結構特點是，包括信號檢測裝置、強濾波器、等效信號頻率計算裝置、等效信號相位獲取裝置和相位補償裝置；所述信號檢測裝置的輸入端接入被檢測信號，所述信號檢測裝置的輸出端與所述強濾波器的輸入端相連接，所述強濾波器的輸出端與所述等效信號頻率計算裝置相連接；所述等效信號相位獲取裝置的輸入端與所述等效信號頻率計算裝置的輸出端相連接，所述等效信號相位獲取裝置的輸出端與所述相位補償裝置的輸入端相連接，所述相位補償裝置的輸出端與所述信號檢測裝置相連接。與已有技術相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在:本實用新型提供了一種基于強濾波、過零檢測與相移補償?shù)燃夹g的工程適用型鎖相環(huán)及電壓相位和頻率檢測方法。鎖相環(huán)包括信號檢測裝置、強濾波器、等效信號頻率計算裝置、等效信號相位獲取裝置和相位補償裝置；信號檢測裝置、強濾波器、等效信號頻率計算裝置、等效信號相位獲取裝置和相位補償裝置依次相連接，且相位補償裝置的輸出端與信號檢測裝置相連接，構成一個環(huán)形的檢測系統(tǒng)。檢測方法通過對輸入鎖相環(huán)信號進行濾波處理后，計算其等效信號的頻率，再將此頻率作為基準，通過計數(shù)、相移補償?shù)确绞将@得輸入信號的相位。相比傳統(tǒng)鎖相環(huán)技術，此鎖相環(huán)實現(xiàn)簡單，可同時用于檢測輸入鎖相環(huán)的信號頻率和相位，便于實際應用。本實用新型的鎖相環(huán)，具有可實時有效地檢測出輸入鎖相環(huán)信號的頻率和相位信息、實現(xiàn)信號頻率的準確計算和相位的準確跟蹤、實現(xiàn)簡單且便于實際應用等優(yōu)點。

圖1為本實用新型的鎖相環(huán)的結構框圖。圖2為本實用新型的電壓相位和頻率的檢測方法的流程圖。圖3為驗證本實用新型的PSCAD模型簡圖。圖4為本實用新型的鎖相環(huán)在輸入信號I情況下，鎖相環(huán)輸出信號Θ I的仿真波形圖。圖5為本實用新型在輸入信號I情況下的其他仿真波形圖(VI表示鎖相環(huán)輸入信號，藍色V01表不鎖相環(huán)輸出信號θ I為相位信號的單位正弦波形)。圖6為本實用新型的鎖相環(huán)在輸入信號2情況下，鎖相環(huán)輸出信號Θ 2的仿真波形圖。圖7為本實用新型在輸入信號2情況下的其他仿真波形圖(V2表示鎖相環(huán)輸入信號，藍色V02表不鎖相環(huán)輸出信號Θ 2為相位信號的單位正弦波形)。圖8為傳統(tǒng)的鎖相環(huán)的結構示意圖。以下通過具體實施方式
，并結合附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
參見圖1，鎖相環(huán)，包括信號檢測裝置、強濾波器、等效信號頻率計算裝置、等效信號相位獲取裝置和相位補償裝置；所述信號檢測裝置的輸入端接入被檢測信號，所述信號檢測裝置的輸出端與所述強濾波器的輸入端相連接，所述強濾波器的輸出端與所述等效信號頻率計算裝置相連接；所述等效信號相位獲取裝置的輸入端與所述等效信號頻率計算裝置的輸出端相連接，所述等效信號相位獲取裝置的輸出端與所述相位補償裝置的輸入端相連接，所述相位補償裝置的輸出端與所述信號檢測裝置相連接。所述信號檢測裝置用于對輸入的被檢測信號進行等間隔采樣，并將采樣后的被檢測信號傳送給強濾波器進行濾波，強濾波器將濾波后的被檢測信號傳遞給等效信號頻率計算裝置，由等效信號頻率計算裝置獲取信號的頻率f，然后等效信號頻率計算裝置輸出被檢測信號的頻率f，并將被檢測信號傳送給等效信號相位獲取裝置。等效信號相位獲取裝置獲取被檢測信號的相位信息，然后將相位信息傳送給相位補償裝置，由相位補償裝置對獲取的相位信息進行補償處理。所述相位補償裝置的輸出端輸出被檢測信號的相位Θ并將該相位Θ傳送給所述信號檢測裝置。本實用新型的鎖相環(huán)，能夠得到各種信號的頻率和相位，其鎖相精度高，鎖相頻帶寬，響應速度較快，便于實際應用。利用上述鎖相環(huán)進行電壓相位和頻率的檢測，檢測步驟如下:步驟1:獲得采樣信號Va ；(對輸入的被檢測信號進行等間隔采樣，獲得采樣間隔相等的采樣信號Va。)步驟2:對采樣信號進行低通濾波處理，得到新的濾波信號VaO ；[0026]采樣信號經(jīng)過強濾波手段，得到新的濾波信號VaO。所選擇的低通濾波器具有如下特征:其濾波函數(shù)如下式(I)。
權利要求1.鎖相環(huán)，其特征是，包括信號檢測裝置、強濾波器、等效信號頻率計算裝置、等效信號相位獲取裝置和相位補償裝置；所述信號檢測裝置的輸入端接入被檢測信號，所述信號檢測裝置的輸出端與所述強濾波器的輸入端相連接，所述強濾波器的輸出端與所述等效信號頻率計算裝置相連接；所述等效信號相位獲取裝置的輸入端與所述等效信號頻率計算裝置的輸出端相連接，所述等效信號相位獲取裝置的輸出端與所述相位補償裝置的輸入端相連接，所述相位補償裝置的輸出端與所述信號檢測裝置相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種鎖相環(huán)，包括信號檢測裝置、強濾波器、等效信號頻率計算裝置、等效信號相位獲取裝置和相位補償裝置；信號檢測裝置、強濾波器、等效信號頻率計算裝置、等效信號相位獲取裝置和相位補償裝置依次相連接，且相位補償裝置的輸出端與信號檢測裝置相連接，構成一個環(huán)形的檢測系統(tǒng)。檢測方法通過對輸入鎖相環(huán)信號進行濾波處理后，計算其等效信號的頻率，再將此頻率作為基準，通過計數(shù)、相移補償?shù)确绞将@得輸入信號的相位。本實用新型的鎖相環(huán)，具有可實時有效地檢測出輸入鎖相環(huán)信號的頻率和相位信息、實現(xiàn)信號頻率的準確計算和相位的準確跟蹤等優(yōu)點。
文檔編號H03L7/085GK203071908SQ20132009629
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權日2013年3月4日
發(fā)明者陳鋒, 張勁松, 徐檎彪, 黃鳳標, 趙亮, 汪雷, 程建洲, 鄭天文, 沈淼, 葉坦 申請人:安徽省電力公司宣城供電公司, 北京華騰開元電氣有限公司