[发明专利]一种适合于三相平衡电网的数字锁相方法

说明书

技术领域

本发明涉及三相电网控制技术应用领域，具体涉及一种适合于三相平衡电网的数字锁相方法。

背景技术

目前，应用于三相电网中的锁相方法一般是由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成的相位闭环控制方法，当闭环调节到稳态时，输出信号和输入信号的相位、频率即实现同步。该锁相方法主要有以下几个缺点：(1)锁相环跟踪方式本质上是一种有差跟踪，通过相位差实现相位跟踪，特别是在锁相环路的增益调节不恰当时其跟踪误差更为明显；(2)同步响应速度慢。锁相环存在跟踪延迟，不能实时跟踪相位变化，当频率或相位变化较大时需要一定时间才能跟踪相位变化；(3)若采用硬件方式实现此锁相方法，将需要设计较为复杂的硬件电路，同时还需解决一些硬件上较难处理的问题，如直流零点漂移、器件饱和、初始校准等；若采用软件方式实现这种锁相方法，计算将较为复杂，实时性较差，同时系统可靠性也较差。

因此，如何保证快速精确地实现锁相，同时保证锁相的稳定可靠，是三相电网锁相技术的关键。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种适合于三相平衡电网的数字锁相方法，实现三相平衡电网的动态逐周波刷新、快速准确并且稳定可靠等功能。

本发明首先初始化A相电网电压u_a第一个周波的频率为50Hz；然后设定u_a其他周波的频率均为通过过零点检测电路检测到的u_a的上一周波的频率，若检测到此频率异常，则发出频率故障报警信号；若检测到此频率正常，则通过u_a当前周波的频率与相应的计数器时间△t相乘及相关简单运算即得到A相电网电压u_a的相位角θ_A，进而得到三相平衡电网的相位角θ_ABC。

本发明提供的一种适合于三相平衡电网的数字锁相方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

（1）通过过零检测电路检测A相电网电压u_a的过零点上升沿脉冲信号u_ap，且将u_ap送入数字处理器；

（2）初始化计数值k＝2，k为自然数且k≥2，给定A相电网电压u_a的初始频率f₀=50Hz；

（3）检测到第一个过零点上升沿脉冲信号u_ap(1)时，设定所述过零点时刻为T(1)，计数器时间△t清零且从0开始计时；

（4）第二个过零点上升沿脉冲信号u_ap(2)到的前一时刻，判断计数器时间△t：若0≤Δt＜设定值1，则计算角度θ₁、A相电网电压u_a的相位角θ_A和三相平衡电网的相位角θ_ABC，并进入步骤（5）；若Δt≥设定值1，则数字处理器发出频率故障报警信号；

（5）当第二个过零点上升沿脉冲信号u_ap(2)到达后，设定此过零点时刻为T(2)，计数器时间△t清零且从0开始计时，判断若（T(2)-T(1)）≥设定值2，则计算角度θ₂、A相电网电压u_a的相位角θ_A和三相平衡电网的相位角θ_ABC，并进入步骤（6）；若（T(2)-T(1)）＜设定值2，则数字处理器发出频率故障报警信号；

（6）计数值加1，即取k=k+1，当第n个过零点上升沿脉冲信号u_ap(n)到的前一时刻，n为自然数且n=k，判断计数器时间△t：若0≤Δt＜设定值1，则继续检测直到第n个过零点上升沿脉冲信号u_ap(n)到；若Δt≥设定值1，则数字处理器发出频率故障报警信号；当第n个过零点上升沿脉冲信号u_ap(n)到时，设定此过零点时刻为T(n)，计数器时间△t清零且从0开始计时，判断若(T(n)-T(n-1))≥设定值2，则计算角度θ₂、A相电网电压u_a的相位角θ_A和三相平衡电网的相位角θ_ABC，并循环此步骤；若（T(n)-T(n-1))＜设定值2，则数字处理器发出频率故障报警信号。

其中，所述角度θ₁的计算公式为：

θ₁＝2πf₀Δt                                            （1）