用于检测电力系统的基频的系统和方法技术方案

一种使用包括相位误差检测器、回路控制器和数字控制振荡器的反馈控制回路检测电输入信号的基频的系统和方法。所述频率检测器可检测电输入信号的所述基频并且产生代表所述电输入信号的所述基频的输出信号。所述频率检测器还可包括滤波器，所述滤波器可耦接至所述频率检测器输出信号以将伪音或噪声从所述输出信号中移除。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种使用包括相位误差检测器、回路控制器和数字控制振荡器的反馈控制回路检测电输入信号的基频的系统和方法。所述频率检测器可检测电输入信号的所述基频并且产生代表所述电输入信号的所述基频的输出信号。所述频率检测器还可包括滤波器，所述滤波器可耦接至所述频率检测器输出信号以将伪音或噪声从所述输出信号中移除。【专利说明】相关申请本申请要求2011年4月29日申请的美国专利申请第13/097，796号的优先权，并且涉及也在2011年4月29日申请的共同待审批申请“APPARATUS AND METHOD FOR REALTIME HARMONIC SPECTRAL ANALYZER” 美国专利申请第 13/098，305 号。专利技术背景频率检测器是确定信号的频率和相位信息的装置。频率检测器用在通信和电力系统以及消费性电子装置中以协助将不同频率的多个信号同步为已知频率。例如，第一电系统可具体体现为传输具有可随时间而漂移的频率的电的电力网。第二电系统可具体体现为用于将电注入电力网的发电机。但是，为了高效地注入，所产生电力的频率必须与电网电力相位对齐。因此，频率检测器可在发电机内用于检测偏移的电力网频率并且将其产生的电同步为用于注入的电网频率。过零点检测方法已被用于判定信号频率。过零点检测器可实施在硬件系统或软件系统中。正弦信号可使用X-Y平面在数量上测量。X轴可代表时间且Y轴可代表信号振幅。信号振幅可围绕信号的中值“零电平”振幅在正峰值与负峰值之间振荡。零电平振幅可等效于系统接地。过零点检测器可计算正弦信号可在X轴时间段内围绕Y轴零电平振幅振荡的速率以确定信号频率。每当信号越过零电平振幅，过零点检测器可递增计数器。例如，在I秒内越过零电平振幅Y轴120次的正弦信号可被检测为具有60Hz频率一两次越过可代表完整信号周期。过零点检测器可通过对未知信号采样以对信号的每个零电平振幅越过进行计数而实施。过零点检测器的限制在于其必须按高采样率运行以对每个零电平信号越过进行计数。这是必要的，因为过零点检测器将个别振幅采样值与预期的零电平振幅值比较以确定零电平是否已被越过。如果输入信号的采样太慢，那么过零点检测器可能“错过”零电平采样值并且因此不正确地估计输入信号频率。采样率必须比被检测信号频率运行快几个数量级。高采样率转化为过零点检测方法的高运行功率。过零点检测器的另一个限制在于其对所有零电平振幅进行计数。如果正弦信号噪声特别多(例如，其具有使正弦变形的许多伪假象)，那么过零点检测器无法区分伪零电平与实际信号零电平。因此，过零点检测器通常需要预调节输入信号以移除这种噪声。这种信号预调节要求额外装置的实施，其耗用硅面积以在过零点检测之前移除信号噪声。因此，在本领域中需要一种节省电力并且使硅面积最小化的频率检测器。【专利附图】【附图说明】图1图示根据本专利技术的实施方案的频率检测器的方框图。图2图示根据本专利技术的实施方案的用于检测具有未知基频的输入信号的基频的方法。图3至图4是适合与上述实施方案的频率检测器一起使用的示例性系统的方框图。图5至图6图示根据本专利技术的实施方案的具有示例性回路控制器的频率检测器的方框图。图7是适合与上述实施方案的频率检测器一起使用的示例性系统的方框图。【具体实施方式】本专利技术的实施方案提供技术从而以减小的硅面积和电力消耗执行频率检测。根据这些实施方案，频率检测器可实施为反馈控制回路，其包括相位误差检测器、回路控制器和数字控制振荡器。频率检测器可检测输入信号的基频并且产生代表输入信号的基频的输出信号。频率检测器还可包括滤波器，所述滤波器可耦接至频率检测器输出信号以将伪音或噪声从输出信号中移除。将频率检测器实施为反馈控制回路和滤波器所需的硅面积和电力消耗可小于实施过零点检测器所需的面积和电力消耗。如图1中所示，频率检测器100的实施方案可包括相位误差检测器110、回路控制器120和数字控制振荡器(DC0)130。相位误差检测器110可产生代表外部供应的输入信号SI与本地产生的参考信号S2之间的相位比较的输出信号SE_K。两个信号之间的相位差可表示为带符号的实数。回路控制器120可累积来自相位误差检测器110的相位误差判定的移动平均值并且从中产生输出控制信号SAOTH。DC0130可从由回路控制器120产生的Saotim值产生参考信号S2。在运行期间，频率检测器100可以使输入信号的相位误差最小化的方式驱动S2信号。参考信号S2频率可锁定为输入信号SI频率。当其锁定时，回路控制器输出控制信号Saotjm可代表输入信号SI的基频。回路控制器输出控制信号Saotjm还可能是被指示为输出信号Sott的频率检测器100的输出，所述输出信号Sott代表具有锁定为输入信号SI的基频的频率的信号。在实施方案中，滤波器140可被实施来过滤输出信号S.。滤波器140可基于输入信号SI的预期频率漂移配置以将不需要的噪声或侧音从输出信号Sott中过滤掉。例如，在电力系统应用中，电力系统内的电频率可在长时段(例如，数小时)内缓慢漂移。在这些应用中，滤波器140可被配置来过滤输出信号Stot的频率变化，其可在短时段(例如，小于I秒)内快速发生。频率检测器100可用于输入信号SI可具有未知随时间变化的基频的应用中。例如，输入信号SI可为具有60Hz的预期基频的电信号。但是，其实际基频可随时间从60Hz开始漂移，例如漂移至55Hz。可执行确定输入电信号SI的基频以支持信号的信号处理计算。例如，确定电输入信号SI的基频可允许高效算法测量信号上存在的能量。在另一个实例中，确定电输入信号SI的基频可能允许电高效地注入电力系统中。在实施方案中，频率检测器100还可包括多路器(MUX) 150和控制器160。控制器160可产生接近输入信号SI的预期频率的初始化信号SINIT。MUX150可具有针对回路控制器输出控制信号Saotjm和初始化信号Sinit的输入并且可经由DCO控制信号Sdco将这些信号之一输出至DC0130。选择可由控制器160经由选择控制信号控制。控制器还可经由重置信号Skeset在初始化或重置时将回路控制器120移动平均值重置为零。在实施方案中，频率检测器100可以两种状态(初始化状态和活动状态)作用。在两个状态中，频率检测器100可在反馈控制回路中运行以聚合在输入信号SI的基频上。换句话说，频率检测器100的目标是使输入信号SI与参考信号S2之间的相位误差最小化。为了使两个信号之间的相位误差最小化，频率检测器100可通过改变DCO输入控制信号Sra而自行调整参考信号S2的频率。例如，正值输入控制信号Sio可导致DC0130加速参考信号S2的频率。相反地，负输入控制信号Sra可导致DC0130减慢参考信号S2的频率。DC0130可产生的频率范围及输入控制信号Sra的相应范围可为系统可配置参数。当频率检测器聚合且两个信号之间的相位误差被最小化时，输出信号Smjt可代表输入信号SI的基频。为了高效地聚合在输入信号SI的未知基频上，频率检测器100可被初始化以产生接近输入信号SI的预期基频的参考信号S2。例如，虽然输入信号SI的基频可为55Hz，但是初始化信号Sinit可以60Hz输入至系统。这样一种初始化信号Sinit可允许频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率检测系统，其包括：相位误差检测器，其具有针对外部供应的输入信号和本地参考输入信号的输入和针对代表其间的比较的信号的输出；回路控制器，其具有耦接至所述相位误差检测器输出的输入和针对代表所述外部供应的输入信号的估计频率的控制字的输出；数字控制振荡器，其具有耦接至所述回路控制器的所述输出的输入和针对所述本地参考输入信号的输出；其中所述回路控制器的所述输出是所述频率检测器系统的所述输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·安东塞，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：
国别省市：