[發明專利]一種改進高頻畸變波形相位檢測的鎖相環

有效

• 申請號: 201510219205.3
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104836576B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 康龍云;馮自成;黃志臻
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H03L7/085
• 分類號: H03L7/085
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種改進高頻畸變波形相位檢測的鎖相環，涉及電力電子領域，主要解決了高頻畸變波形的相位檢測問題。本發明的鎖相環包括正向死區檢測器、反向死區檢測器、第一異或比較器、第二異或比較器、第一環路濾波器、第二環路濾波器、第一壓控振蕩器、第二壓控振蕩器、第一方波發生器、第二方波發生器、第一積分器、第二積分器、第三積分器、第一比較器、第二比較器。來自逆變器輸出端的電壓或電流信號接正向檢測器和反向檢測器，正向檢測器和反向檢測器的輸出信號分別與第一方波發生器和第二方波發生器的輸出進行異或運算，運算結果輸出到環路濾波器，再經過壓控振蕩器的調節輸出到方波發生器。通過積分器取得的原始相位信號與通過積分器取得的第一第二方波發生器的相位信號之間進行比較運算得到所需的相位信號。

技術領域

本發明涉及一種改進高頻畸變波形相位檢測的鎖相環，具體涉及一種跟蹤輸入信號相位的改進高頻畸變波形相位檢測的鎖相環。

背景技術

鎖相環是一個相位反饋自動控制系統，其基本功能是跟蹤、鎖定交流信號的相位，主要由鑒相器、環路濾波器和壓控振蕩器組成，現有鎖相環的具體電路如圖1和圖2所示，圖1和圖2的區別是分頻器所在的位置不同，根據所選芯片的型號決定分頻器是在鑒相器的內部還是外部。在圖1和圖2中，壓控振蕩器輸出的振蕩頻率，一部分作為輸出，另一部分作為反饋，反饋的部分通過分頻器得到鑒相頻率，與外部參考頻率通過分頻器得到的鑒相頻率進行相位比較，根據相位比較的差值輸出控制電壓，該控制電壓通過環路濾波器衰減高頻誤差分量后，控制壓控振蕩器輸出振蕩頻率，通過重復上述步驟，即搜索過程，直到兩個鑒相頻率的相位差不變，壓控振蕩器的輸出頻率一定，鎖相環達到鎖定狀態。

由于電力電子電路含高頻開關器件，且對于電壓型逆變電路來說，其輸出電壓是矩形波，對于電流型逆變電路來說，其輸出電流是矩形波，而矩形波中含有大量諧波，使得輸出為高頻畸變的波形，給傳統鎖相環控制的相位跟蹤帶來困難。

發明內容

鑒于以上背景，為了克服現有的不足，提供了改進高頻畸變波形相位檢測的鎖相環。本發明解決了高頻畸變波形相位檢測的問題。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種改進高頻畸變波形相位檢測的鎖相環，其包括正向死區檢測器、反向死區檢測器、第一異或比較器、第二異或比較器、第一環路濾波器、第二環路濾波器、第一壓控振蕩器、第二壓控振蕩器、第一方波發生器、第二方波發生器；所述正向死區檢測器和反向死區檢測器的輸入端與逆變器的輸出電壓或者電流信號相連；第一異或比較器的輸入端接正向死區檢測器和第一方波發生器的輸出端；第二異或比較器的輸入端接反向死區檢測器和第二方波發生器的輸出端；第一異或比較器進行異或運算后的輸出信號接第一環路濾波器的輸入，第一環路濾波器的輸出端接第一壓控振蕩器的輸入端，第一壓控振蕩器的輸出端接第一方波發生器的輸入端；第二異或比較器進行異或運算后的輸出信號接第二環路濾波器的輸入端，第二環路濾波器的輸出端接第二壓控振蕩器的輸入端，第二壓控振蕩器的輸出端接第二方波發生器的輸入端。

進一步地，所述鎖相環還包括第一積分器、第二積分器、第三積分器，所述正向死區檢測器的輸出端接第一積分器，經過第一積分器的積分作用得到初始相位信號；所述第一方波發生器的輸出端接第二積分器，經過第二積分器的積分作用得到正向相位信號；所述第二方波發生器的輸出端接第三積分器，經過第三積分器的積分作用得到反向相位信號。

進一步地，正向死區檢測器檢測輸入信號的正半周信號，若輸入信號的正半周幅值大于設定的值Δ，則輸出為1，否則為0；反向死區檢測器檢測輸入信號的負半周信號，若輸入信號的負半周信號幅值小于設定的值-Δ，則輸出為1，否則為0。

進一步地，所述鎖相環還包括第一比較器、第二比較器，利用本發明的鎖相環控制，初始相位信號與正向相位信號經過第一比較器，由初始相位信號減去正向相位信號得到的新的相位信號接第二比較器的輸入端，第二比較器的另一輸入端接反向相位信號，通過第二比較器的求和運算得到輸出相位信號。