[發明專利]一種鎖相裝置及空調器

有效

• 申請號: 202010432996.9
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111550913B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 卓森慶;鄧哲;陳紅;李發順
• 申請（專利權）人: 寧波奧克斯電氣股份有限公司;奧克斯空調股份有限公司
• 主分類號: F24F11/88
• 分類號: F24F11/88;F24F11/64;H03L7/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本發明提供了一種鎖相裝置，用于空調的單相鎖相，包括：PPLL鎖相環，用于根據不控整流橋后的電信號計算電信號的第一頻率、第一幅值及相位；類過零點檢測裝置，用于檢測電信號的第二幅度，并對不控整流橋后的電信號進行過零點匹配檢測，根據電信號過零點對應的時刻計算得到電信號的第二頻率；卡爾曼濾波器，用于接收第一頻率、第一幅值、相位、第二頻率及第二幅度并進行卡爾曼濾波計算，得到電信號的最終幅值、最終相位以及最終頻率。該鎖相裝置結合兩種鎖相方法的優勢，利用卡爾曼濾波能夠大幅消除采樣誤差、遞歸計算響應速度快的優點，實現了單相電系統電壓或電流信號快速、準確的鎖相功能，遠超傳統鎖相環的動態性能和靜態性能。

技術領域

本發明涉及空調技術領域，具體而言，涉及一種鎖相裝置及空調器。

背景技術

功率因數修正(Power Factor Correction，PFC)普遍應用在變頻空調中，目的是實現功率因數矯正。出于成本、可靠性和兼容性考慮，電網電壓采樣往往放在不控整流橋的后側。隨著國標對電網質量要求的不斷升級以及技術的不斷迭代，使得現在的PFC需要具有鎖相功能。當前單相不控整流橋后端的鎖相技術都是基于硬件類過零點檢測鎖相或者基于功率的PLL(PPLL)軟件鎖相實現，而上述兩種鎖相技術具有一些固有的缺點。

類過零點檢測法缺點有：由于每次只能在不控整流橋后側電壓比較值匹配的時刻，才能實現頻率的確定和測量，因此，鎖相系統的計算步長最短為半個工頻周期，而在此期間的頻率變化無法被檢測到。在有諧波干擾或者白噪音干擾的情況下，電網電壓或電流會出現單周期內多次觸發比較，因此，信號的頻率測量會出現較大誤差而導致鎖相失敗。如果使用最大值檢測的方法測量得到輸入信號幅度參數會受到諧波的干擾而可能出現大幅偏差；如果使用積分求平均值的方法測量得到輸入信號幅度參數會受到數字積分器精度和采樣頻率的影響而不可避免地出現測量誤差。

基于功率的PLL軟件鎖相缺點有：單相電系統中，基于功率的PLL軟件鎖相技術實現方法是通過虛擬一個與輸入電壓正交的單位虛擬電流，通過將上述量相乘獲得一個功率值，而該功率值的頻率是網側基波頻率的兩倍且恒不小于零，因此，可以在不控整流橋后端實現鎖相。但是PLL的動態響應特性較差，需要多個工頻周期后才能完全鎖相成功，無法實現電網幅度、相位、頻率的快速跟蹤。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種鎖相裝置及空調器，用于至少部分解決上述技術問題。

為解決上述問題，本發明一方面提供一種鎖相裝置，用于空調的單相鎖相，包括：PPLL鎖相環，用于根據不控整流橋后的電信號計算所述電信號的第一頻率、第一幅值及相位；類過零點檢測裝置，用于檢測所述電信號的第二幅度，并對不控整流橋后的電信號進行過零點匹配檢測，根據所述電信號過零點對應的時刻計算得到所述電信號的第二頻率；卡爾曼濾波器，用于接收所述第一頻率、第一幅值、相位、第二頻率及第二幅度并進行卡爾曼濾波計算，得到最終幅值、最終相位以及最終頻率。

由此，通過擴展卡爾曼濾波將PPLL鎖相方法及類過零點檢測鎖相方法級聯，結合兩種鎖相方法的優勢，利用卡爾曼濾波能夠大幅消除采樣誤差、遞歸計算響應速度快的優點，實現了單相電系統電壓或電流信號快速、準確的鎖相功能，遠超傳統鎖相環的動態性能和靜態性能。

可選地，所述類過零點檢測裝置包括：類過零點頻率檢測模塊，用于對不控整流橋后的電信號進行過零點匹配檢測，根據所述過零點對應的時刻計算得到所述電信號的第二頻率；最大值法幅度檢測模塊，用于檢測一個周期內電信號的最大值，根據所述最大值得到所述第二幅值。

可選地，所述類過零點頻率檢測模塊包括：檢測裝置，用于檢測所述不控整流橋輸出的電信號的電壓值或電流值；比較器，用于判斷所述電壓值或所述電流值是否經過預設電壓值或預設電流值，在所述電壓值或所述電流值經過所述預設電壓值或所述預設電流值時輸出電頻信號；微控制單元，用于當所述比較器輸出電頻信號時，觸發中斷，記錄當前觸發時刻，并根據所述當前觸發時刻計算當前所述不控整流橋輸出的電信號的頻率。