[實用新型]一種市電精確檢測跟蹤數字鎖相的系統

有效

• 申請號: 201220731024.0
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN203104409U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 孫宏宇
• 申請（專利權）人: 石家莊通合電子科技股份有限公司
• 主分類號: H03L7/08
• 分類號: H03L7/08
• 代理公司: 石家莊匯科專利商標事務所 13115
• 代理人: 周大偉

本實用新型涉及市電相位、頻率進行精確檢測、跟蹤的一種數字鎖相技術領域，特別是涉及一種市電精確檢測跟蹤數字鎖相的系統。

在多種應用領域（例如UPS、光伏/風能并網逆變器等），需要對市電的相位/頻率進行檢測、跟蹤。通常市電相位/頻率檢測均采用過零點檢測法，即通過一個比較器檢測出市電的過零點，然后通過計算前后相鄰過零點之間的時間間隔得到市電的周期和頻率。同法獲得逆變電壓的周期和頻率，根據市電電壓和逆變電壓的頻率差、相位差信息進行閉環控制，調節逆變電壓的頻率和相位，使逆變輸出與市電同頻同相。

其中，鎖相的原理如圖1所示的，對市電電壓進行相位計算和頻率計算，對逆變電壓也進行相位計算和頻率計算。然后將市電電壓和逆變電壓的相位計算輸出進行運算后輸出到鎖相控制器；將市電電壓和逆變電壓的頻率計算輸出進行運算后輸出到頻率跟蹤控制器；然后鎖相控制器和頻率跟蹤控制器的輸出進行運算后輸出逆變相位控制。

這種結構的電路具有原理簡單、清晰的優點，但硬件電路較復雜，需要同時設置兩套同樣的電路，分別對市電電壓和逆變電壓同時進行檢測。

本實用新型要解決的技術問題是提供一種電路結構簡單成本低、能夠對市電進行過零點檢測判斷的市電精確檢測跟蹤數字鎖相的系統。

為解決上述技術問題，本實用新型的實施例提供一種市電精確檢測跟蹤數字鎖相的系統，包括用于市電取樣得到的模擬信號進行整形并將市電信號由一個失真的正弦波轉化成為一與市電同頻同相的方波信號的過零比較器，用于檢測方波信號的上升沿或下降沿以計算輸入信號的周期和頻率的邊沿檢測器，用于進行實現低通濾波的三個數字濾波器、?N除法器、A/D采樣器，用于對A/D采樣信號進行處理的信號數學處理器；其中過零比較器和A/D采樣器都連接輸入信號，過零比較器依次連接邊沿檢測器、第一數字濾波器、N除法器、A/D采樣器、信號數學處理器、第三數字濾波器。

本實用新型的上述技術方案的有益效果如下：

本實用新型的市電精確檢測跟蹤數字鎖相的系統簡化了硬件電路、降低成本，提高了鎖相速度。

本實用新型的市電精確檢測跟蹤數字鎖相的系統簡化了硬件電路、降低成本，提高了鎖相速度。

圖1為現有的鎖相的原理圖；

圖2為本實用新型實施例的結構示意圖。

為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本實用新型的實施例提供一種如圖2所示的市電精確檢測跟蹤數字鎖相的系統，包括：用于市電取樣得到的模擬信號進行整形并將市電信號由一個失真的正弦波轉化成為一與市電同頻同相的方波信號的過零比較器，用于檢測所述方波信號的上升沿或下降沿以計算輸入信號的周期和頻率的邊沿檢測器，用于進行實現低通濾波第一數字濾波器、第二數字濾波器、第三數字濾波器，用于調整A/D采樣頻率的N除法器、A/D采樣器、用于對A/D采樣信號進行處理的信號數學處理器；其中過零比較器和A/D采樣器都連接輸入信號，且過零比較器依次連接邊沿檢測器、第一數字濾波器、N除法器、A/D采樣器、信號數學處理器、第三數字濾波器。該第三數字濾波器提供輸出信號。

過零比較器對市電取樣得到的模擬信號進行整形，將市電信號由一個失真的正弦波轉化成為一與市電同頻同相的方波信號，邊沿檢測器檢測方波信號的上升沿或下降沿用于計算輸入信號的周期和頻率，第一數字濾波器實現低通濾波，N除法器輸出用于調整A/D采樣頻率，第二數字濾波器實現低通濾波，信號數學處理部件對A/D采樣信號進行數學運算，第三數字濾波器實現低通濾波，最終達到與輸入信號的同頻同相。

從圖2的鎖相環原理結構框圖可見，過零比較器對市電取樣得到的模擬信號進行整形，將市電信號由一個失真的正弦波轉化成為一與市電同頻同相的方波信號，邊沿檢測器檢測方波信號的上升沿或下降沿用于計算輸入信號的周期和頻率，數字濾波器1實現低通濾波，N除法器輸出用于調整A/D采樣頻率，數字濾波器2實現低通濾波，信號數學處理部件對A/D采樣信號進行數學運算，數字濾波器3實現低通濾波，最終達到與輸入信號的同頻同相。

具體的，本實用新型的工作原理為：利用輸入信號的A/D采樣結果的當前數據，以及上一拍的歷史數據，就可以輕松得到與輸入信號的同頻同相信號。本實用新型不受輸入信號畸變和幅值的影響，其鎖相輸出均是一與輸入同頻同相的標準正弦波輸出信號，可以實現不同頻率市電的鎖相功能，簡單地實現50Hz或60Hz市電的鎖相功能。

以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。