[发明专利]一种带频率保持功能的快速追踪同步采样系统

说明书

本发明提供了一种带频率保持功能的快速追踪同步采样系统。该同步采样系统包括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；所述瞬变检测单元用于检测电信号中是否存在瞬变，所述跳变检测单元用于检测电信号中是否存在跳变；当电网信号中存在瞬变或跳变时，DDS频率合成器可无缝维持提供同步采样频率；待电网稳定后，无需重新捕获信号，只需继续追踪即可。通过本发明可解决现有技术中在电网信号不稳定时难以实现同步采样的问题。

技术领域

本发明涉及电力系统信号采集领域，具体地说是一种带频率保持功能的快速追踪同步采样系统。

背景技术

根据IEC61000-4-15和IEC61000-4-30标准要求，电力系统进行精确测量时，需要同步采样。目前广泛采用的同步采样方法是通过一个通用锁相环来实现的。通用锁相环存在的主要缺陷是要求参考信号(电网的信号)稳定，当电网出现骤升骤降或者更严重的中断时，通用锁相环将失去参考信号，无法锁定，此时会造成采样频率不稳定，不能完成同步采样，从而严重影响测量结果。通用锁相环还存在另一个缺陷：环路带宽不能实现动态调节，导致要么捕获时间长，要么跟踪状态下输出采样频率稳定度差，导致同步采样的数据引入较大的相位噪声。

发明内容

本发明的目的就是提供一种带频率保持功能的快速追踪同步采样系统，以解决现有技术中在电网信号不稳定时难以实现同步采样的问题。

本发明是这样实现的：一种带频率保持功能的快速追踪同步采样系统，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。