[發(fā)明專利]一種基于ECAP的單相快速軟件鎖相方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010216728.3
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111371452B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張強;陳偉川;張達敏;陳鼎圣;任筱擎
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門理工學(xué)院
• 主分類號: H03L7/089
• 分類號: H03L7/089;H03L7/099
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

本發(fā)明公開了一種基于ECAP的單相快速軟件鎖相方法，包括以下步驟：S1，將交流電壓信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字信號；同時交流電壓信號通過過零檢測產(chǎn)生方波信號；S2，所述數(shù)字信號進行軟件鎖相運算，輸出相位信號；方波信號的上升沿和下降沿觸發(fā)ECAP中斷，得到交流電壓信號在ECAP捕獲相角為0°或180°時的相位信號；S3，比較所述相位信號和ECAP捕獲相角的差值；當(dāng)所述差值在允許的誤差范圍內(nèi)，則直接進入軟件鎖相；否則，利用ECAP捕獲相角，先對所述相位信號進行粗調(diào)，再進入軟件鎖相。本方法利用處理器的ECAP模塊和軟件鎖相的有益組合，進行電網(wǎng)電壓相位和頻率的快速鎖定，在一個電源周期內(nèi)就可以快速鎖定電網(wǎng)電壓相位和頻率，具有良好的動態(tài)性能和跟蹤精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)電壓相位和頻率的快速追蹤技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ECAP的單相快速軟件鎖相方法。

背景技術(shù)

隨著新能源大規(guī)模發(fā)展以及電力系統(tǒng)不斷的擴展，分布式電源在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，致使電網(wǎng)的穩(wěn)定性得不到保障，諸如諧波、次同步振蕩等問題，都會嚴重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運行。因此，為保障電能質(zhì)量的高效傳輸，對并網(wǎng)鎖相技術(shù)提出了更嚴格的要求。鎖相技術(shù)PLL(phase-locked loop)可以對電網(wǎng)電壓的相位和頻率進行鎖定，從而實現(xiàn)電網(wǎng)電壓和電流的同相位運行，目前鎖相環(huán)技術(shù)有很多種。

專利CN 106873476 B公開了一種使用ECAP(增強型脈沖捕捉模塊)中斷實現(xiàn)電壓頻率和相位跟蹤的方法，具體包括：將輸入電壓由正弦波轉(zhuǎn)化為方波；將方波信號輸入到處理器的ECAP捕捉引腳，通過ECAP中斷來計算方波信號的周期值zc；同時記錄中斷發(fā)生時刻逆變器輸出電壓的相位值；將輸入方波信號的下降沿定義為輸入電壓信號的零相位，根據(jù)周期值和相位差值進行頻率相位調(diào)整，使得輸出電壓的頻率相位跟蹤輸入電壓的頻率相位。但該方法在交流輸入電壓過零點畸變時，無法得到正確相位、頻率，且容易被干擾，不適合對鎖相精度要求比較高的場合。利用軟件鎖相，可以有效避免交流輸入電壓過零點畸變時造成的干擾；但算法計算量大，用時長，需要經(jīng)過若干電源周期才能完成鎖相。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供一種基于ECAP的單相快速軟件鎖相方法，能在保證鎖相精度的同時，提高相位和頻率的追蹤速度，適用于對鎖相精度、速度要求比較高的場合。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種基于ECAP的單相快速軟件鎖相方法，包括以下步驟：

S1，將交流電壓信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字信號；同時交流電壓信號通過過零檢測產(chǎn)生方波信號；

S2，所述數(shù)字信號進行軟件鎖相運算，輸出軟件鎖相的相位信號；所述方波信號輸入到處理器的具有ECAP捕捉功能的引腳，通過捕捉所述方波信號的上升沿和下降沿，得到所述交流電壓信號在ECAP捕獲相角為0°或180°時的相位信號；

S3，在所述方波信號的上升沿或下降沿，比較所述相位信號和ECAP捕獲相角的差值；當(dāng)所述差值在允許的誤差范圍內(nèi)，則直接進入軟件鎖相；否則，利用ECAP捕獲相角，先對軟件鎖相輸出的相角進行粗調(diào)，再進入軟件鎖相。

進一步的，所述S2中的軟件鎖相運算包括：

相位檢測：交流電壓信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后與壓控振蕩器VCO反饋的余弦電壓信號cosθr相乘，得到相位檢測輸出信號；

濾波輸出：所述相位檢測輸出信號經(jīng)過陷波濾波器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器VCO后輸出相位信號，所述相位信號包括弧度角θr和余弦電壓信號cosθr。

進一步的，所述S3具體為：