一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法技术

本发明专利技术属于功率变换器调制控制技术领域，尤其涉及一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法。该相位检测方法具有计算方便、计算量小、检测结果更为准确的特点。一种相位检测方法包括有获得开关频率及系统电压频率、计算获得两者的比值k；以k为周期生成正弦标准波形的数组sin[n]、余弦标准波形的数组cos[n]；初始化锁相环数据池；采样A相电压值Ua，对代替更新后SIN_Ua’[n]、代替更新后COS_Ua’[n]进行求和；计算得到相位正旋以及相位余旋等步骤。

A Phase Detection Method of Digital Phase Locked Loop for Active Power Filter

【技术实现步骤摘要】
一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法
该专利技术属于功率变换器调制控制
，尤其涉及一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法。
技术介绍
随着并网变换控制技术的不断发展，锁相环在并网变换器中的应用场景也不断的发展和提高。在很多并网电力装置控制场合中，获得电网电压的相位是系统控制的前提要件。对于有源电力滤波器而言，其目的是输出负载所需的谐波电流，使得系统只需提供基波的有功电流。而在基波有功电流滤波和基于瞬时无功理论等各种谐波检测方法中，所有检测方法都是基于系统电压的相位进行；因而，如何简便准确的获得系统电压的相位对有源滤波器的性能有着决定性作用。然而专利技术人发现，现有相位检测技术多采用过零比较技术或者基于两相静止坐标系的相位检测技术。其中，过零比较技术是将输入的电压信号通过过零比较转换成方波信号，将方波信号送入专用的数字锁相(PLL)芯片，得到三相电压的相位信息。该技术的优点是借助专用PLL芯片，锁相环系统的原理和结构都很简单，利于工程上的实现。但其亦存在有明确的缺陷：即在一个电网电压基波周期内，针对单相的电网电压信号只能进行2次过零检测；也就是在一个周期内相位信号只能进行两次调整；即使是三相同时检测，也只能最多进行6次调整；而且零点检测一般存在有较大的误差，在高频的应用场合存在较大的延时。而基于静止坐标系的检测相位技术，检测结果会受到三相电网电压不平衡的影响，在滤除谐波影响的同时会引入一定的相位偏移，无法满足APF动态调整的要求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法，该相位检测方法具有计算方便、计算量小、检测结果更为准确的特点。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法，包括有如下步骤：获得开关频率及系统电压频率，计算获得两者的比值k；以k为周期生成正弦标准波形的数组sin[n]、余弦标准波形的数组cos[n]；其中，n为计数值，其初始值为0；每采样一个点后，n迭代累加1，直至n＝k-1时，令下一次n变为0；初始化锁相环数据池；采样A相电压值Ua，并计算SIN_Ua[n]、COS_Ua[n]；其中，SIN_Ua[n]＝sin[n]*Ua；COS_Ua[n]＝cos[n]*Ua；采样A相电压值Ua，使用sin[n]*Ua代替SIN_Ua[n]中的n位置值，得到SIN_Ua’[n]；使用cos[n]*Ua代替COS_Ua[n]中的n位置值，得到COS_Ua’[n]；对代替更新后SIN_Ua’[n]、代替更新后COS_Ua’[n]进行求和；其中，计算得到相位正旋以及相位余旋；其中，相位正弦＝(cos[n]*sum_sin-sin[n]*sum_cos)/(sum_sin^2+sum_cos^2)；相位余弦＝(sin[n]*sum_sin-cos[n]*sum_cos)/(sum_sin*sum_sin+sum_cos*sum_cos)；迭代累计计数值，输出得到数字锁相环的相位。本专利技术提供了一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法，该相位检测方法包括有获得开关频率及系统电压频率、计算获得两者的比值k；以k为周期生成正弦标准波形的数组sin[n]、余弦标准波形的数组cos[n]；初始化锁相环数据池；采样A相电压值Ua，对代替更新后SIN_Ua’[n]、代替更新后COS_Ua’[n]进行求和；计算得到相位正旋以及相位余旋等步骤。具有上述特征的检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法，其计算方便、计算量小、检测结果更为准确。附图说明图1为本专利技术提供的一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法的流程示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法，该相位检测方法具有计算方便、计算量小、检测结果更为准确的特点。如图1所示，本专利技术提供的一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法，该相位检测方法包括有如下步骤：获得开关频率及系统电压频率，计算获得两者的比值k；以k为周期生成正弦标准波形的数组sin[n]、余弦标准波形的数组cos[n]；值得注意的是，n做为计数值，其初始值为0；在每采样一个点后，n迭代累加1，直至n＝k-1时，令下一次n变为0(也就是说，n为不大于k的自然数)。初始化锁相环数据池；采样A相电压值Ua，并计算SIN_Ua[n]、COS_Ua[n]；其中，SIN_Ua[n]＝sin[n]*Ua；COS_Ua[n]＝cos[n]*Ua；采样A相电压值Ua，使用sin[n]*Ua代替SIN_Ua[n]中的n位置值，得到SIN_Ua’[n]；使用cos[n]*Ua代替COS_Ua[n]中的n位置值，得到COS_Ua’[n]；对代替更新后SIN_Ua’[n]、代替更新后COS_Ua’[n]进行求和；其中，计算得到相位正旋以及相位余旋；其中，相位正弦＝(cos[n]*sum_sin-sin[n]*sum_cos)/(sum_sin^2+sum_cos^2)；相位余弦＝(sin[n]*sum_sin-cos[n]*sum_cos)/(sum_sin*sum_sin+sum_cos*sum_cos)；迭代累计计数值，输出得到检测所得数字锁相环的相位。而为印证上述步骤确实有效，在此做出如下推导过程：首先，对于三相对称系统而言，其在时间上具有120°旋转对称性，且其合成量在空间上形成一大小恒定而随时间变化的旋转矢量，旋转速度为系统角速度ω＝2πf，初始相位角为A相的初始角。因此本专利技术通过锁定A相相位角即可来确定三相系统相位。在此，设A相系统电压为Umcos(ωt+θ)，Um为相电压幅值，ωt+θ即为所求的系统相位角。由三角函数可知：sin(ωt+θ)＝sinωtcosθ+cosωtsinθ(1)将式(2)两边同时乘Um可得式(3)。其中式(3)中cosωt、sinωt分别为初始角为0的标准余弦，正弦波形，其数值可直接在数组中存取；因此，计算Umcosθ和Umsinθ值即可得系统相位角。将式(4)、(5)两边同时乘Um并化简可得：最后将将式(6)和式(7)代入式(3)中化简，即可得系统相位角如式8所示。至此，通过上述推导得到了系统相位角。本专利技术提供了一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法，该相位检测方法包括有获得开关频率及系统电压频率、计算获得两者的比值k；以k为周期生成正弦标准波形的数组sin[n]、余弦标准波形的数组cos[n]；初始化锁相环数据池；采样A相电压值Ua，对代替更新后SIN_Ua’[n]、代替更新后COS_Ua’[n]进行求和；计算得到相位正旋以及相位余旋等步骤。具有上述特征的检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法，其计算方便、计算量小、检测结果更为准确。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法，其特征在于，包括有如下步骤：获得开关频率及系统电压频率，计算获得两者的比值k；以k为周期生成正弦标准波形的数组sin[n]、余弦标准波形的数组cos[n]；其中，n为计数值，其初始值为0；每采样一个点后，n迭代累加1，直至n＝k‑1时，令下一次n变为0；初始化锁相环数据池；采样A相电压值Ua，并计算SIN_Ua[n]、COS_Ua[n]；其中，SIN_Ua[n]＝sin[n]*Ua；COS_Ua[n]＝cos[n]*Ua；采样A相电压值Ua，使用sin[n]*Ua代替SIN_Ua[n]中的n位置值，得到SIN_Ua’[n]；使用cos[n]*Ua代替COS_Ua[n]中的n位置值，得到COS_Ua’[n]；对代替更新后SIN_Ua’[n]、代替更新后COS_Ua’[n]进行求和；其中，

【技术特征摘要】
1.一种检测有源电力滤波器数字锁相环相位方法，其特征在于，包括有如下步骤：获得开关频率及系统电压频率，计算获得两者的比值k；以k为周期生成正弦标准波形的数组sin[n]、余弦标准波形的数组cos[n]；其中，n为计数值，其初始值为0；每采样一个点后，n迭代累加1，直至n＝k-1时，令下一次n变为0；初始化锁相环数据池；采样A相电压值Ua，并计算SIN_Ua[n]、COS_Ua[n]；其中，SIN_Ua[n]＝sin[n]*Ua；COS_Ua[n]＝cos[n]*Ua；采样A相电压值Ua，使用sin[n]*Ua代替SIN_Ua[n]中...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩国强，刘相龙，李园园，邢成国，于然林，
申请(专利权)人：山东胜利通海集团东营天蓝节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37