[發明專利]基于不完整周期電網電壓信號的鑒相方法、裝置及鎖相環

無效

• 申請號: 201210346383.9
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102832931A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 羅宇浩
• 申請（專利權）人: 浙江昱能光伏科技集成有限公司
• 主分類號: H03L7/085
• 分類號: H03L7/085;H03L7/18
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

技術領域

本發明涉及一種基于不完整周期電網電壓信號的鑒相方法、裝置及鎖相環。

背景技術

在電力電子的眾多應用領域中，與交流電網互聯的電力電子變流裝置在國民經濟中扮演著重要的角色，為了精確、穩定地運行，其控制系統都要求快速、準確地獲取電網電壓的相位和頻率信息。

目前常用的單相逆變器上的電網電壓檢測方法主要是通過檢測電壓幅值過零點及其時間間隔來得到當前電網的相位和頻率，該方法思路簡單、易于實現，但抗電壓直流分量、諧波、噪聲的性能較差，較難實現精確、穩定的逆變器的過欠頻保護。

另外，其效果依賴于過零點附近信號的質量，對帶死區波形的并網電流的檢測則完全失效，因此不能應用于要求具備無功補償功能的并網應用場合，而無功補償是逆變器技術發展的趨勢和重要要求之一。

在三相并網逆變器中常使用clack+park變換來鎖相，該方法至少需要兩相電壓信號。對單相并網逆變器而言，如何根據已知單相輸入構造另一相電壓信號就成為各種基于clack+park變換的單相鎖相環的關鍵所在，目前的方法都是以復雜的運算或者較大的計算延遲為代價，不利于在計算資源受限的逆變器主控芯片上編程實現。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于不完整周期電網電壓信號的鑒相方法、裝置及鎖相環，能夠在諧波、噪聲、偏置等干擾下精確、快速、穩定地跟蹤電網電壓信號的相位。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于不完整周期電網電壓信號的鑒相方法，包括：

對電網電壓信號進行采樣，得到電網電壓采樣信號；

將不完整周期的電網電壓采樣信號與參考標準余弦信號相乘并積分，計算得到第一運算結果，所述參考標準余弦信號的幅度為單位幅度，頻率與所述電網電壓采樣信號的頻率相同，相位為0；

將所述不完整周期的電網電壓采樣信號與參考標準正弦信號相乘并積分，計算得到第二運算結果，所述參考標準正弦信號的幅度為單位幅度，頻率與所述電網電壓采樣信號的頻率相同，相位為0；

對所述第一運算結果除以第二運算結果所得的商進行反正切運算，得到電網電壓信號的相位。

可選地，所述不完整周期的電網電壓采樣信號記為所述參考標準余弦信號記為x_cos(t)＝cosωt，采用如下公式進行相乘積分：

其中，T為采樣周期，a為第一運算結果，變形后：

其離散形式為：

其中N為采樣周期T內的采樣點數；

所述參考標準正弦信號記為x_sin(t)＝sinωt，采用如下公式進行相乘積分：

其中，b為第二運算結果，變形后的離散形式為：

所述電網電壓信號的相位

可選地，在開始對所述電網電壓信號采樣之后，所述鑒相方法還包括：對所述電網電壓采樣信號進行過零檢測，在檢測到所述電網電壓采樣信號過零之后將所述完整周期的電網電壓采樣信號分別與參考標準余弦信號和標準參考正弦信號相乘并積分。

可選地，所述過零檢測的判斷標準為：開始對所述電網電壓信號采樣之后，所述電網電壓采樣信號的序列為兩負一正。

本發明還提供了一種基于不完整周期電網電壓信號的鑒相裝置，包括：

采樣模塊，對電網電壓信號進行采樣，得到電網電壓采樣信號；

第一運算模塊，將不完整周期的電網電壓采樣信號與參考標準余弦信號相乘并積分，計算得到第一運算結果，所述參考標準余弦信號的幅度為單位幅度，頻率與所述電網電壓采樣信號的頻率相同，相位為0；

第二運算模塊，將所述不完整周期的電網電壓采樣信號與參考標準正弦信號相乘并積分，計算得到第二運算結果，所述參考標準正弦信號的幅度為單位幅度，頻率與所述電網電壓采樣信號的頻率相同，相位為0；

相位計算模塊，對所述第一運算結果除以第二運算結果所得的商進行反正切運算，得到電網電壓信號的相位。

可選地，所述不完整周期的電網電壓采樣信號記為所述參考標準余弦信號記為x_cos(t)＝cosωt，所述第一運算模塊的采用如下公式計算所述第一運算結果：

其中，T為采樣周期，a為第一運算結果，變形后：

其離散形式為：

其中N為采樣周期T內的采樣點數；

所述參考標準正弦信號記為x_sin(t)＝sinωt，所述采用如下公式計算所述第二運算結果：

其中，b為第二運算結果，變形后的離散形式為：