[发明专利]一种带频率保持功能的快速追踪同步采样系统

权利要求书

1.一种带频率保持功能的快速追踪同步采样系统，其特征是，包括A/D转换器、鉴频鉴相器、环路滤波器、DDS频率合成器和锁相环；所述A/D转换器用于采集被测电网信号并进行模数转换，转换后的电信号输出给所述鉴频鉴相器；

所述鉴频鉴相器包括半周期有效值计算单元、瞬变检测单元、跳变检测单元以及频率/相位计算单元；所述半周期有效值计算单元用于接收A/D转换器输出的电信号，并连续性地计算电信号的半周期有效值，计算结果输出给瞬变检测单元和跳变检测单元；所述跳变检测单元与所述半周期有效值计算单元相接，所述跳变检测单元用于根据半周期有效值检测电信号中是否存在跳变，并在电信号中存在跳变时控制频率/相位计算单元不动作，在电信号中不存在跳变时控制频率/相位计算单元动作；所述瞬变检测单元与所述A/D转换器和所述半周期有效值计算单元相接，所述瞬变检测单元用于检测电信号中是否存在瞬变，并在电信号中存在瞬变时控制频率/相位计算单元不动作，在电信号中不存在瞬变时控制频率/相位计算单元动作；

所述跳变检测单元根据半周期有效值检测电信号中是否存在跳变，具体是：所述跳变检测单元根据半周期有效值进行跳变检测，当电压变化量超过滑动参考电压的10%时，就认为产生了跳变；否则认为电信号中不存在跳变；

R = |[Urms - Usr(n)]| / Usr(n)

式中，Urms表示当前半周期有效值；Usr(n)表示当前滑动参考电压；若R超过10%，则认为产生了跳变；

当前滑动参考电压Usr(n)的计算公式为：

Usr(n) = 0.9967*Usr(n-1) + 0.0033*Urms

Usr(n-1)表示上一滑动参考电压；

所述瞬变检测单元检测电信号中是否存在瞬变，具体是：所述瞬变检测单元首先根据半周期有效值的计算结果和对应的标称频率，控制瞬变检测阈值，若电压变化量超过瞬变检测阈值，则认为存在瞬变，否则认为电信号中不存在瞬变；

所述频率/相位计算单元与所述A/D转换器、所述瞬变检测单元、所述跳变检测单元和所述环路滤波器相接，所述频率/相位计算单元可在所述瞬变检测单元和所述跳变检测单元的控制下动作，所述频率/相位计算单元动作，具体是：同步采样系统采样初期先进行信号捕获，捕获之后再进行信号锁定；信号捕获时，所述频率/相位计算单元根据所述A/D转换器输出的电信号进行CZT计算，并将计算结果送至所述环路滤波器，由环路滤波器控制所述DDS频率合成器的输出，实现信号的快速捕获；信号锁定时，所述频率/相位计算单元根据所述A/D转换器输出的电信号进行单频DFT计算，并将计算结果送至所述环路滤波器，由环路滤波器控制所述DDS频率合成器的输出，实现信号的稳定跟踪；

所述环路滤波器与所述频率/相位计算单元和所述DDS频率合成器相接，所述环路滤波器用于根据所述频率/相位计算单元的计算结果对DDS频率合成器的输出频率进行控制，当所述频率/相位计算单元不动作没有计算结果时，所述环路滤波器控制DDS频率合成器输出以前稳定频率信号；

所述DDS频率合成器与所述环路滤波器和所述锁相环相接，所述DDS频率合成器输出的信号经锁相环后反馈至所述A/D转换器。

2.根据权利要求1所述的带频率保持功能的快速追踪同步采样系统，其特征是，所述频率/相位计算单元根据所述A/D转换器输出的电信号进行单频DFT计算，具体是：所述频率/相位计算单元首先将A/D转换器输出的数据进行分块，然后对每块数据逐一进行单频DFT计算，得到每一数据块的相位；

所述频率/相位计算单元将连续两个数据块的相位计算结果送入环路滤波器，环路滤波器根据连续两个数据块的相位误差信息，控制DDS频率合成器输出同步追踪参考频率；DDS频率合成器输出的频率和连续两个数据块的相位误差信息的关系为：

Fddsn = Fddsp + A * (Phi[k] - Phi[k-1])

上式中：Fddsn是DDS频率合成器的当前输出频率；Fddsp是DDS频率合成器的上一输出频率；A是环路的增益；Phi[k]和Phi[k-1]是频率/相位计算单元通过单频DFT计算得到的连续两个数据块的相位信息。