[实用新型]一种市电精确检测跟踪数字锁相的系统

说明书

本实用新型涉及市电相位、频率进行精确检测、跟踪的一种数字锁相技术领域，特别是涉及一种市电精确检测跟踪数字锁相的系统。

在多种应用领域（例如UPS、光伏/风能并网逆变器等），需要对市电的相位/频率进行检测、跟踪。通常市电相位/频率检测均采用过零点检测法，即通过一个比较器检测出市电的过零点，然后通过计算前后相邻过零点之间的时间间隔得到市电的周期和频率。同法获得逆变电压的周期和频率，根据市电电压和逆变电压的频率差、相位差信息进行闭环控制，调节逆变电压的频率和相位，使逆变输出与市电同频同相。

其中，锁相的原理如图1所示的，对市电电压进行相位计算和频率计算，对逆变电压也进行相位计算和频率计算。然后将市电电压和逆变电压的相位计算输出进行运算后输出到锁相控制器；将市电电压和逆变电压的频率计算输出进行运算后输出到频率跟踪控制器；然后锁相控制器和频率跟踪控制器的输出进行运算后输出逆变相位控制。

这种结构的电路具有原理简单、清晰的优点，但硬件电路较复杂，需要同时设置两套同样的电路，分别对市电电压和逆变电压同时进行检测。

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电路结构简单成本低、能够对市电进行过零点检测判断的市电精确检测跟踪数字锁相的系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种市电精确检测跟踪数字锁相的系统，包括用于市电取样得到的模拟信号进行整形并将市电信号由一个失真的正弦波转化成为一与市电同频同相的方波信号的过零比较器，用于检测方波信号的上升沿或下降沿以计算输入信号的周期和频率的边沿检测器，用于进行实现低通滤波的三个数字滤波器、 N除法器、A/D采样器，用于对A/D采样信号进行处理的信号数学处理器；其中过零比较器和A/D采样器都连接输入信号，过零比较器依次连接边沿检测器、第一数字滤波器、N除法器、A/D采样器、信号数学处理器、第三数字滤波器。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

本实用新型的市电精确检测跟踪数字锁相的系统简化了硬件电路、降低成本，提高了锁相速度。

本实用新型的市电精确检测跟踪数字锁相的系统简化了硬件电路、降低成本，提高了锁相速度。

图1为现有的锁相的原理图；

图2为本实用新型实施例的结构示意图。

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型的实施例提供一种如图2所示的市电精确检测跟踪数字锁相的系统，包括：用于市电取样得到的模拟信号进行整形并将市电信号由一个失真的正弦波转化成为一与市电同频同相的方波信号的过零比较器，用于检测所述方波信号的上升沿或下降沿以计算输入信号的周期和频率的边沿检测器，用于进行实现低通滤波第一数字滤波器、第二数字滤波器、第三数字滤波器，用于调整A/D采样频率的N除法器、A/D采样器、用于对A/D采样信号进行处理的信号数学处理器；其中过零比较器和A/D采样器都连接输入信号，且过零比较器依次连接边沿检测器、第一数字滤波器、N除法器、A/D采样器、信号数学处理器、第三数字滤波器。该第三数字滤波器提供输出信号。

过零比较器对市电取样得到的模拟信号进行整形，将市电信号由一个失真的正弦波转化成为一与市电同频同相的方波信号，边沿检测器检测方波信号的上升沿或下降沿用于计算输入信号的周期和频率，第一数字滤波器实现低通滤波，N除法器输出用于调整A/D采样频率，第二数字滤波器实现低通滤波，信号数学处理部件对A/D采样信号进行数学运算，第三数字滤波器实现低通滤波，最终达到与输入信号的同频同相。

从图2的锁相环原理结构框图可见，过零比较器对市电取样得到的模拟信号进行整形，将市电信号由一个失真的正弦波转化成为一与市电同频同相的方波信号，边沿检测器检测方波信号的上升沿或下降沿用于计算输入信号的周期和频率，数字滤波器1实现低通滤波，N除法器输出用于调整A/D采样频率，数字滤波器2实现低通滤波，信号数学处理部件对A/D采样信号进行数学运算，数字滤波器3实现低通滤波，最终达到与输入信号的同频同相。

具体的，本实用新型的工作原理为：利用输入信号的A/D采样结果的当前数据，以及上一拍的历史数据，就可以轻松得到与输入信号的同频同相信号。本实用新型不受输入信号畸变和幅值的影响，其锁相输出均是一与输入同频同相的标准正弦波输出信号，可以实现不同频率市电的锁相功能，简单地实现50Hz或60Hz市电的锁相功能。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。