[实用新型]一种市电锁相控制电路

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种市电锁相控制电路，适用于家用电器的电源装置。属于电力系统控制领域。

背景技术：

锁相环是使输出周期性信号与输入周期性参考信号频率相等(频率同步或为整数倍关系)，而相位差保持恒定(相位锁定)的电子控制系统。电力系统正常频率偏差标准为±0.2Hz，当系统容量较小时，可放宽到±0.5Hz，可见市电电网的频率不是恒定的50Hz，而是在49.5Hz～50.5Hz范围内变化的。在许多电力电子系统或装置中需要实时测量电网电压的频率和相位，同时控制输出的信号与其保持同步。才能够保证电网的稳定可靠地运作，电压电流的相位与电网的不一致，会产生谐波导致电网内负载的用电损坏或者烧毁设备，还会对市电电网造成一定的污染。

同步锁相技术是保证电力系统跟踪电网同频同相，在目前现有的锁相技术中一般采用以下技术：

如图1所示：市电电网接入电路，经过运算放大器U1和电压比较器U2后，得到与电网频率的相同的同步方波信号。此信号与MCU芯片的外部中断连接，利用外部中断采集的电网频率，并在软件中进行修正，以此来计算出电网电压和输出电压的周期、频率、占空比以及两者之间的相位差，根据相位差由MCU作出相应PWM或DAC输出动态控制，以达到设备与市电的同频同相。但这种方法存在二方面的缺点：一是要增加软件和硬件的开销、成本高；二是在采样时间和控制时间上产生延迟，而且MCU在控制输出时会有量化误差，输出动态控制精度低。

如果采用高速的DSP进行锁相电路设计，虽然可以快速地处理数据，实现高精度地动态控制，但这样在电路设计中成本明显更高。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了解决现有锁相技术成本高、动态控制精度低折问题，提供了一种高精度、低成本且可靠的市电锁相控制电路。

本实用新型的目的可以通过采取以下技术方案达到：

一种市电锁相控制电路，其特征在于：它包括市电频率采样电路、锁相环电路、计数器倍频电路和微控制器电路；市电频率采样电路的输入端连通市电、其输出端连接锁相环电路的输入端，锁相环电路的输出端通过计数器倍频电路连接微控制器的输入端，微控制器的输出端连接市电的PWM或DAC控制输入端；计数器倍频电路的一个输出端连接锁相环电路的反馈信号输入端；通过对市电的频率锁相跟踪、产生同步的倍频信号，形成锁相式闭环电力系统调整控制回路。

本实用新型的一种实施方式是：所述市电频率采样电路由市电输入端、变压器T1、电压比较器U1、限流电阻R1-R5及上拉电阻R6连接而成；市电的火线与限流电阻R1的一端相连；限流电阻R1的另一端与变压器初级线圈的同名端相连；市电的零线与变压器的初级线圈的另一端相连；变压器的次级线圈的同名端与电阻R2的一端、电阻R3的一端相连；变压器的次级线圈的另一端与电阻R2的另一端、电阻R4的一端相连；电阻R3的另一端与电压比较器U1的2脚相连；电阻R4的另一端与电压比较器U1的3脚、电阻R5的一端相连；电阻R5的另一端接地；电压比较器U1的8脚与电源VCC相连；电压比较器U1的4脚与电源VEE相连；电压比较器U1的1脚接地；电压比较器U1的7脚与上拉电阻R6相连；上拉电阻R6的另一端与电源VDD相连。

本实用新型的一种实施方式是：所述锁相环电路由锁相环集成电路U2、振荡电容C1、振荡电阻R7-R8、电阻R9-R11及滤波电容C2-C3连接而成；锁相环集成电路U2的14脚与电压比较器U1的7脚相连；U2的6脚、7脚分别与振荡电容C的两端相连；U2的11脚与电阻R7的一端相连；电阻R7的另一端接地；U2的12脚与电阻R8的一端相连；电阻R8的另一端接地；U2的10脚与电阻R9的一端相连；电阻R9的另一端接地；电阻R8的另一端接地U2的5脚接地；U2的13脚与电阻R10的一端相连；电阻R10的另一端与U2的9脚、电阻R11的一端相连；电阻R11的另一端与滤波电容C3的一端相连；滤波电容C3的另一端接地；锁相环集成电路U2的16脚与滤波电容C2的一端、电源VDD相连；U2的8脚、滤波电容C2的另一端接地；锁相环集成电路U2的4脚与二进制串行计数器U3的10脚相连；锁相环集成电路U2的3脚与二进制串行计数器U3的12脚相连。