[發(fā)明專利]同步調(diào)解器、含此同步解調(diào)器的功率標(biāo)準(zhǔn)源及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410439680.7
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104215924B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王寧
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南銀河天濤科技有限公司
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務(wù)所(普通合伙)43214
• 代理人: 鄭雋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變頻變量的校準(zhǔn)設(shè)備領(lǐng)域，特別地，涉及一種同步調(diào)解器、含此同步調(diào)解器的功率標(biāo)準(zhǔn)源及其控制方法。

背景技術(shù)

變頻器作為變頻調(diào)速系統(tǒng)的電源，應(yīng)用日益廣泛。如何準(zhǔn)確測量變頻器的損耗、效率和變頻電機的損耗及效率，是變頻調(diào)速技術(shù)亟待解決的重大課題。

電能的計量是直接關(guān)系到國計民生的大事，其計量水平的精度直接反映一個國家的工業(yè)水平的高低。電能的計量主要包括電壓、電流的幅值、頻率和電壓與電流的相位角度及功率等的計量，主要依靠各種電壓、電流、頻率和功率傳感器及儀表進行計量。而功率標(biāo)準(zhǔn)源則是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流、頻率和功率信號用以校準(zhǔn)電壓、電流、頻率和功率傳感器及儀表的標(biāo)準(zhǔn)級計量裝置。

傳統(tǒng)功率源有兩種計算方式：(1)有效值法，采用有效值來測量輸出，再反饋到控制器，這種方式僅僅用于純正的正弦波時有效，而對于變頻的電能計量，誤差大；(2)離散傅里葉(DFT)變換法，此種方法可以計算出變頻的電能計量中的各次諧波的幅值、頻率及相位，但其采樣時間長，計算量大，系統(tǒng)響應(yīng)慢，幅度和相位也受頻率點的精度影響。

因此，設(shè)計一種既能精確計算出變頻的電能計量中的各次諧波的幅值、頻率以及相位，又具有計算量小、系統(tǒng)反應(yīng)快的功率標(biāo)準(zhǔn)源具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種同步解調(diào)器，具體技術(shù)方案如下：

一種同步解調(diào)器，包括余弦發(fā)生器、正弦發(fā)生器、第一內(nèi)存器、MCU、第二內(nèi)存器以及第三內(nèi)存器；

所述余弦發(fā)生器與所述正弦發(fā)生器并列設(shè)置，且兩者的輸出端均與所述第一內(nèi)存器的輸入端連接；所述第一內(nèi)存器的輸出端與所述MCU的第一輸入端連接；所述MCU的第二輸入端與所述第三內(nèi)存器的輸出端連接；所述MCU的輸出端與所述第二內(nèi)存器的輸入端連接；所述MCU內(nèi)設(shè)有數(shù)字信號處理器DSP。

本發(fā)明的同步解調(diào)器整體結(jié)構(gòu)精簡，采用全數(shù)字信號處理方式，對整周期信號進行處理，提高了解算信號幅度和相位的精度。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種上述同步解調(diào)器的控制方法，包括以下步驟：

第一步：所述余弦發(fā)生器以及所述正弦發(fā)生器根據(jù)設(shè)定的工作頻率f產(chǎn)生兩個信號矩陣X₁和矩陣X₂，并將矩陣X₁和矩陣X₂存儲到所述第一內(nèi)存器中；

第二步：所述第三內(nèi)存器接收外界A/D變換器進行數(shù)字化后的數(shù)據(jù)y_n；

第三步：所述MCU中的數(shù)字信號處理器DSP讀取所述第一內(nèi)存器以及所述第三內(nèi)存器中的數(shù)據(jù)矩陣X₁、矩陣X₂以及Yn，按照公式分別計算出基波和各次諧波的幅度A和相位Φ，并存儲到所述第二內(nèi)存器中，其中Yn的數(shù)據(jù)內(nèi)容與y_n的數(shù)據(jù)內(nèi)容相同。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述矩陣X₁的表達(dá)式為：X₁＝cos(2πkfn△t)，其展開式為：

所述矩陣X₂的表達(dá)式為X₂＝sin(2πkfn△t)，其展開式為：

其中，k＝1,2,···,K；n＝1,2,···,N；

上述K為用戶要求的最高諧波次數(shù)；上述N為一個信號周期采樣的數(shù)據(jù)量；上述△t為采樣周期。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述數(shù)字信號處理器DSP根據(jù)公式①-④計算出基波和各次諧波的幅度A和相位Φ，所述公式①-④如下：

AR＝[ar₁,ar₂,···,ar_k,···,ar_K-1,ar_K]＝2YX₁/N???????①；

AI＝[ai₁,ai₂,···,ai_k,···,ai_K-1,ai_K]＝2YX₂/N?????????②；

a_k＝(ar²+ai²)^1/2??????????③；

其中，Y＝[y₁,y₂,···,y_n,···,y_N]；