本发明专利技术提出应用于单相UPS的频率前馈方法，该方法主要包含4个部分，分别为鉴相器、环路滤波器、频率前馈和压控振荡器。鉴相器用于产生单相输入电压的正交分量并对其进行坐标变换，变换后的Q轴数据作为环路滤波器的输入，经PI调节后的输出值与中心频率累加后得到输出频率，该频率在压控振荡器的作用下转为角度，最终得到锁相结果，期间频率前馈用于中心频率的更新以及直流偏置的补偿。相比现有技术，该方法的前馈取自输出频率值，用于补偿中心频率及偏置计算，能够在频率突变或存在直流偏置下重新对旁路进行跟踪，使UPS输出的逆变电压快速精确跟踪旁路。电压快速精确跟踪旁路。电压快速精确跟踪旁路。
【技术实现步骤摘要】
一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法
[0001]本专利技术涉及单相系统相位跟踪
，尤其涉及一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法。
技术介绍
[0002]单相在线UPS(Uninterruptible Power Supply不间断电源)逆变电压要与旁路同步的前提是需要获得旁路相位，机器需要能够快速并高精度跟踪不同频率或频率突变的旁路电压。锁相环在跟踪偏离中心频率的旁路电压时锁相速度慢，且随着越偏离中心频率，锁相时间越久。为改善该问题可引入频率前馈方案，但现有方案或收敛速度仍有改善空间，或锁相精度还可改进。
[0003]现有的单相UPS的数字化锁相环主要采用二阶广义积分法(SOGI)，该方案由于中心频率值固定，在频率突变的工况下会出现同步时间过长导致软件判断相位失锁。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在克服现有技术的不足，提供一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法，包括以下步骤：
[0007]对旁路电压进行采样获得旁路采样信号U
byp
(k)并输入锁相环的输入端，其中，采样频率为f
s
，k表示采样序号；
[0008]将所述旁路采样信号输入二阶广义积分模块，根据基于所述二阶广义积分模块构建的静止坐标系获取与所述旁路采样信号对应的一对正交分量U
α
(k)和U
β
(k)；
[0009]根据U
α
(k)和U
β
(k)，利用坐标公式计算出两相静止坐标系中Q轴电压分量U
q
(k)，通过给定值和U
q
(k)反馈值得到误差值ε，经PI调节后输出与中心角频率ω
c
(k)累加得到的输出角频率ω
o
(k)；
[0010]通过对输出角频率ω
o
(k)进行积分，即得到输入的所述旁路采样信号的相位信息θ。
[0011]在一些实施例中，该方法还包括以下步骤：通过输出角频率ω
o
(k)和采样频率f
s
计算出周期采样点数N，利用周期均值算法计算出直流偏置，并在所述锁相环的输入端对所述旁路采样信号进行偏置补偿。
[0012]在一些实施例中，该方法还包括以下步骤：在所述锁相环初次使用或重新上电时进行初始化，设所述旁路采样信号U
byp
(k)的相位θ(k)＝0，角频率ω
o
(k)＝ω
c
(k)＝A，其中A为电网工频对应的角频率。
[0013]在一些实施例中，所述周期采样点数N的计算公式为N＝2*π*f
s
/ω
o
。
[0014]在一些实施例中，获取正交分量U
α
(k)和U
β
(k)的计算公式如下：
[0015][0016]其中，k系数为0.5；
[0017]计算两相静止坐标系中Q轴电压分量U
q
(k)的公式如下：
[0018][0019]在一些实施例中，经PI调节后输出与中心角频率ω
c
(k)累加得到输出角频率ω
o
(k)，其中ω
c
(k)＝a*ω
o
(k)+(1
‑
a)ω
c
(k
‑
1)，a为滤波系数。
[0020]在一些实施例中，所述PI调节的比例参数为k
p
＝0.1，积分系数k
i
＝0.1。
[0021]根据本专利技术的另一方面提供一种应用于单相UPS的频率前馈锁相环，包括：鉴相器、环路滤波器、频率前馈模块和压控振荡器，
[0022]所述鉴相器用于对采样获得的旁路采样信号U
byp
(k)进行变换得到正交分量U
α
(k)和U
β
(k)，并对其进行坐标变换得到Q轴电压分量U
q
(k)，通过给定值和U
q
(k)反馈值得到误差值ε，其中，采样频率为f
s
，k表示采样序号；
[0023]Q轴电压分量U
q
(k)作为所述环路滤波器的输入，并经PI调节后得到输出值；
[0024]所述频率前馈模块用于将PI调节后的输出值与中心角频率ω
c
(k)累加后得到输出角频率ω
o
(k)；
[0025]输出角频率ω
o
(k)在所述压控振荡器的作用下转为角度，最终得到锁相结果。
[0026]在一些实施例中，该频率前馈锁相环还包括直流偏置补偿模块，用于通过输出角频率ω
o
(k)和采样频率f
s
计算出周期采样点数N，利用周期均值算法计算出直流偏置，并在所述锁相环的输入端对所述旁路采样信号进行偏置补偿。
[0027]根据本专利技术的又一方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述指令、程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如前所述的一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法中所执行的操作。
[0028]本专利技术的有益效果：
[0029]本专利技术提供一种频率前馈的方法，该方法的前馈取自输出频率值，前馈用于补偿中心频率，能够在频率突变时重新对旁路进行跟踪，使UPS输出的逆变电压快速精确跟踪旁路。
附图说明
[0030]图1为本专利技术一实施例的一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法的控制框图。
[0031]图2为本专利技术一实施例的仿真模拟旁路采样信号图，图中输入旁路信号含50V三次谐波以及100Vdc直流偏置，在t＝0.5s时，频率50Hz突变至60Hz。
[0032]图3为图2仿真模拟旁路采样信号的二阶广义积分器输出正交分量图。
[0033]图4为图2仿真模拟旁路采样信号频率突变时的频率收敛图。
[0034]图5为图2仿真模拟旁路采样信号的频率稳态图。
[0035]图6为图2仿真模拟旁路采样信号的频率突变时相位跟踪图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法，其特征在于包括以下步骤：对旁路电压进行采样获得旁路采样信号U
byp
(k)并输入锁相环的输入端，其中，采样频率为f
s
，k表示采样序号；将所述旁路采样信号输入二阶广义积分模块，根据基于所述二阶广义积分模块构建的静止坐标系获取与所述旁路采样信号对应的一对正交分量U
α
(k)和U
β
(k)；根据U
α
(k)和U
β
(k)，利用坐标公式计算出两相静止坐标系中Q轴电压分量U
q
(k)，通过给定值和U
q
(k)反馈值得到误差值ε，经PI调节后输出与中心角频率ω
c
(k)累加得到的输出角频率ω
o
(k)；通过对输出角频率ω
o
(k)进行积分，即得到输入的所述旁路采样信号的相位信息θ。2.根据权利要求1所述的一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法，其特征在于，还包括以下步骤：通过输出角频率ω
o
(k)和采样频率f
s
计算出周期采样点数N，利用周期均值算法计算出直流偏置，并在所述锁相环的输入端对所述旁路采样信号进行偏置补偿。3.根据权利要求1所述的一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述锁相环初次使用或重新上电时进行初始化，设所述旁路采样信号U
byp
(k)的相位θ(k)＝0，角频率ω
o
(k)＝ω
c
(k)＝A，其中A为电网工频对应的角频率。4.根据权利要求2所述的一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法，其特征在于，所述周期采样点数N的计算公式为N＝2*π*f
s
/ω
o
。5.根据权利要求1所述的一种应用于单相UPS锁相环的频率前馈方法，其特征在于，获取正交分量U
α
(k)和U
β
(k)的计算公式如下：其中，k系数为0.5；计算两相静止坐标系中Q轴电压分量U
q
(k)的公式如下：6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙泗棍，陈一逢，陈力，
申请(专利权)人：厦门市爱维达电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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