[發明專利]一種基于全數字鎖相環的諧振電流相位控制器及方法

在審

• 申請號: 201610861509.4
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106655844A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 易斌;林國營;宋強;潘峰;趙偉
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;G01R25/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 楊炳財,屈慧麗

技術領域

本發明涉及鎖相環數字電路領域，尤其涉及一種基于全數字鎖相環的諧振電流相位控制器及方法。

背景技術

目前，含多相串聯諧振逆變器電源系統在高頻交流分布式供電系統、旋轉磁場發生裝置和分區感應加熱等領域廣泛應用，在這些應用場合都對各相串聯諧振逆變器輸出的中高頻交流正弦電流或電壓的相位或相位差的控制提出了較高的要求。當前對于這類交流電壓或電流信號的相位控制并沒有太多的相關研究。

傳統的方法主要包括基于分立器件的模擬方法和基于數字芯片的數字方法兩種，前者一般采用由模擬乘法器和低通濾波器組成的電路檢測被控信號與參考信號之間的相位差，以該電路輸出的信號作為相位調制信號與載波信號進行比較，從而得到逆變電路的驅動信號；后者一般采用數字芯片編程實現對被控信號和相位參考信號之間相位差的檢測，逆變電路的驅動信號的相位由相位控制器的傳遞函數決定。

基于分立器件的模擬方法在被控信號的頻率較高時很難保證相位控制的精確度；基于數字芯片的數字方法的相位控制器參數對于諧振負載參數非常敏感，在負載參數在較大的范圍變化的應用場合，很難構建在全范圍適用的相位控制器傳遞函數。因此，如何實現對中高頻且負載參數在較大范圍內變化應用場合的諧振電流相位控制是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明實施例提供了一種基于全數字鎖相環的諧振電流相位控制器及方法，適用于采樣鎖相技術對串聯諧振逆變器輸出電壓或電流進行相位控制的應用場合。

本發明實施例提供了一種基于全數字鎖相環的諧振電流相位控制器，包括全數字鎖相環、相位參考信號發生器、幅值檢測模塊、相位反饋信號切換模塊和驅動脈沖產生模塊；

所述相位參考信號發生器的輸出端連接所述全數字鎖相環；

所述全數字鎖相環與所述相位反饋信號切換模塊連接，形成電路回路；

所述相位反饋信號切換模塊的輸入端連接所述幅值檢測模塊；

所述驅動脈沖產生模塊連接所述全數字鎖相環的輸出端。

優選地，還包括通信模塊，

所述通信模塊分別連接所述相位參考信號發生器和所述全數字鎖相環。

優選地，

所述全數字鎖相環包括數字鑒相器、隨機游走濾波器(random walk filter)、模值K控制模塊、PI控制器、變N值分頻器和時鐘分頻器；

所述時鐘分頻器連接所述數字鑒相器、隨機游走濾波器、PI控制器、模值K控制模塊和變N值分頻器；

所述數字鑒相器連接隨機游走濾波器和模值K控制模塊；

所述隨機游走濾波器分別連接模值K控制模塊的輸出端和PI控制器；

所述PI控制器分別連接變N值分頻器的輸出端和輸入端。

優選地，

所述數字鑒相器為邊沿型觸發型JK觸發器。

優選地，

所述隨機游走濾波器采用環路濾波的方式進行濾波；

所述隨機游走濾波器為數字濾波器，為有2K個階段的向上-向下計數器，其中K為所述模值K控制器的輸出值。

優選地，

所述模值K控制器根據所述數字鑒相器輸出相位誤差信號的大小改變所述模值K的取值。

優選地，

所述相位反饋信號切換模塊由比較器、D觸發器和第一或非門、第二或非門、第三或非門和或門組成；

所述比較器輸入端分別連接所述幅值檢測模塊和預設的常數，輸出端連接所述D觸發器的輸入端；

所述第一或非門的兩個輸入端分別連接所述驅動脈沖參考信號和所述D觸發器的Q端；

所述第二或非門的兩個輸入端分別連接所述電流相位信號和所述D觸發器的Q非端；

所述第三或非門的兩個輸入端分別連接所述第一或非門的輸出端和所述第二或非門的輸出端，所述第三或非門的輸出端輸出所述相位反饋信號；

所述或門的兩個輸入端分別連接所述驅動脈沖參考信號和所述電流相位信號，所述或門的輸出端連接所述D觸發器的時鐘控制端(C1端)；

所述D觸發器的低電平復位端(CLR端)連接電源VCC。

本發明實施例提供了一種諧振電流相位控制方法，基于上述的諧振電流相位控制器，

S1：全數字鎖相環根據相位參考信號發生器輸出的相位參考信號和相位反饋信號切換模塊輸出的相位反饋信號之間的相位差快速調整所述全數字鎖相環輸出的驅動脈沖參考信號的頻率和相位，進而改變所述相位反饋信號的頻率和相位；