【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锁相方法
,涉及一种交流电网电压信号过零点精确检测方 法。 技术背景 电网电压或电流相位信息的快速准确获取对各种并网变流器的稳态、动态性能 以及安全运行都具有重要的意义。20世纪30年代,锁相技术的概念由学者Appleton和 Bellesciz共同提出,并最早应用于无线电信号的同步接收中。随后,锁相技术被广泛用于 工业领域,如:电机控制系统、电能质量控制系统、分布式发电系统、有源滤波器以及静态无 功补偿器等电力电子变换系统中。如何提高锁相环的快速性和准确性是一个重要的研究课 题。 目前,广泛研究应用的锁相环方法主要有:①基于同步旋转坐标变换的软件锁相 环(synchronous rotating frame-PLL)及其改进技术,该方法实时性强,无需进行过零 点比较,可准确获取输入电压基波正序分量频率、幅度和相位等信息,但此锁相技术需要 复杂的坐标变换和大量的数学运算,当电网电压出现畸变或不平衡时,其快速性和准确性 都会受到影响,特别是该方法不适用于对单相电压进行锁相;②过零锁相(zero crossing detection-PLL)方法,该方法原理简单、易于实现,是目前工程实践中广泛应用的锁相技 术,但是该方法易受电网电压的谐波与噪声的影响,并且实时性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种,解决了交流 电压信号过零点检测时,由于硬件检测电路和软件算法引起的零点漂移和相位延迟的问 题,提高了对实际信号频率、相位、幅度信息检测的准确性和快速性。 本专利技术所采用的技术方案是,, ...
【技术保护点】
交流电网电压信号过零点精确检测方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、设置检测装置滤波电路滤波时间常数、选择处理单元(6)的芯片,根据选择的芯片确定A/D转换增益系数、ADC采样周期,定时器时钟频率及计数模式,进而设定过零点检测提前量ΔT;步骤2、计算软件PQ滤波时间常数,提取零点对应的数字量;步骤3、去除零点漂移对过零点检测的影响,并实时整定ADC采样结果,根据经步骤2提取的零点对应的数字量,得到ADC采样整定结果y(k);步骤4、提取经过步骤3整定后得到的ADC采样结果y(k)中的最大值,根据y(k)中的最大值确定电网峰值电压Um;步骤5、计算交流电网电压的半周期值Tb;步骤6、分别根据步骤1.3确定的ΔT、步骤4确定的Um及步骤5确定的Tb,计算得到过零点检测判据ΔU;步骤7、根据步骤6计算得到的过零点检测判据,提前预测电压过零点,并记下此时TIMx计数器的值tx1;步骤8、满足步骤7的条件后,根据步骤1、步骤3和步骤6的结果,计算ADC采样间隔引起的过零点检测随机延时tb;步骤9、确定交流电网电压实际过零点时刻tx2,根据步骤7记下的tx1和步骤8计算得到的tb,计算出 ...
【技术特征摘要】
1. 交流电网电压信号过零点精确检测方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施: 步骤1、设置检测装置滤波电路滤波时间常数、选择处理单元(6)的芯片,根据选择的 芯片确定A/D转换增益系数、ADC采样周期,定时器时钟频率及计数模式,进而设定过零点 检测提前量ΛΤ; 步骤2、计算软件PQ滤波时间常数,提取零点对应的数字量; 步骤3、去除零点漂移对过零点检测的影响,并实时整定ADC采样结果,根据经步骤2提 取的零点对应的数字量,得到ADC采样整定结果y (k); 步骤4、提取经过步骤3整定后得到的ADC采样结果y (k)中的最大值,根据y (k)中 的最大值确定电网峰值电压Um ; 步骤5、计算交流电网电压的半周期值Tb ; 步骤6、分别根据步骤1. 3确定的Λ T、步骤4确定的Um及步骤5确定的Tb,计算得到 过零点检测判据AU ; 步骤7、根据步骤6计算得到的过零点检测判据,提前预测电压过零点,并记下此时 ΤΙΜχ计数器的值txl ; 步骤8、满足步骤7的条件后,根据步骤1、步骤3和步骤6的结果,计算ADC采样间隔 引起的过零点检测随机延时tb ; 步骤9、确定交流电网电压实际过零点时刻tx2,根据步骤7记下的txl和步骤8计算得 到的tb,计算出电压us实际过零点时刻的数字量; 步骤10、将经步骤9计算得到的tx2写入定时器--Μχ比较寄存器:当--Μχ计数器的值 等于tx2时,定时器与比较寄存器匹配,得到交流电网电压us精确过零点时刻;若此时将正 弦表指针归零,能实现要控制的输出信号与实际电网电压保持严格的相位同步,即实现电 网电压过零点精确锁相; 步骤11、重复步骤1?步骤10,即可实现交流电压过零点的精确检测。2. 根据权利要求1所述的交流电网电压信号过零点精确检测方法,其特征在于,所述 步骤1具体按照以下步骤实施: 步骤1. 1、将交流电压信号与检测装置中检测电路内的分压电路(2)连接,确定检测装 置中滤波电路(3)的硬件滤波时间常数RC,按照以下算法确定电压检测硬件电路对过零点 检测造成的延时h具体按照以下算法实施: VRCX218 ; 步骤1. 2、选择处理单元(6)内的微控制芯片,根据选择的芯片分别设置ADC采样周期、 定时器时钟频率及计数模式,结合检测装置确定A/D转换增益系数: 所述的处理单元(6)内的微控制芯片为ARM、DSP或单片机;由处理单元(6)进行ADC 转换,设定电网电压一个工频周期内的采样点数为N,按照以下算法确定ADC采样周期:由ADC采样间隔引起的过零点检测随机延时tb的极限值为ADC采样周期Ts,具体按照 以下算法实施:根据选择的微控制器芯片,设置其定时器TIMx的时钟频率、计数模式和自动重装载寄 存器周期值; 根据被检测交流电网电压幅值和所选择处理单元(6)内的微控制器芯片ADC位数,确 定ADC数模转换增益系数,按照以下算法实施:对工频电网电压ADC采样时设定ADC数模转换增益系数为4?6. 6 ; 步骤1. 3、根据步骤1. 1确定的硬件滤波造成的过零点检测延时h,取由ADC采样间 隔引起的过零点检测随机延时tb的最大值为经步骤1. 2计算得到的ADC采样周期Ts,取 过零点判断及锁相程序...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈增禄,赵乾坤,夏冠亚,程新红,
申请(专利权)人:西安工程大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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