[发明专利]一种基于ECAP的单相快速软件锁相方法

说明书

本发明公开了一种基于ECAP的单相快速软件锁相方法，包括以下步骤：S1，将交流电压信号通过模数转换输出数字信号；同时交流电压信号通过过零检测产生方波信号；S2，所述数字信号进行软件锁相运算，输出相位信号；方波信号的上升沿和下降沿触发ECAP中断，得到交流电压信号在ECAP捕获相角为0°或180°时的相位信号；S3，比较所述相位信号和ECAP捕获相角的差值；当所述差值在允许的误差范围内，则直接进入软件锁相；否则，利用ECAP捕获相角，先对所述相位信号进行粗调，再进入软件锁相。本方法利用处理器的ECAP模块和软件锁相的有益组合，进行电网电压相位和频率的快速锁定，在一个电源周期内就可以快速锁定电网电压相位和频率，具有良好的动态性能和跟踪精度。

技术领域

本发明涉及电网电压相位和频率的快速追踪技术领域，尤其涉及一种基于ECAP的单相快速软件锁相方法。

背景技术

随着新能源大规模发展以及电力系统不断的扩展，分布式电源在电力系统中的应用越来越广泛，致使电网的稳定性得不到保障，诸如谐波、次同步振荡等问题，都会严重影响电网的稳定、安全运行。因此，为保障电能质量的高效传输，对并网锁相技术提出了更严格的要求。锁相技术PLL(phase-locked loop)可以对电网电压的相位和频率进行锁定，从而实现电网电压和电流的同相位运行，目前锁相环技术有很多种。

专利CN 106873476 B公开了一种使用ECAP(增强型脉冲捕捉模块)中断实现电压频率和相位跟踪的方法，具体包括：将输入电压由正弦波转化为方波；将方波信号输入到处理器的ECAP捕捉引脚，通过ECAP中断来计算方波信号的周期值zc；同时记录中断发生时刻逆变器输出电压的相位值；将输入方波信号的下降沿定义为输入电压信号的零相位，根据周期值和相位差值进行频率相位调整，使得输出电压的频率相位跟踪输入电压的频率相位。但该方法在交流输入电压过零点畸变时，无法得到正确相位、频率，且容易被干扰，不适合对锁相精度要求比较高的场合。利用软件锁相，可以有效避免交流输入电压过零点畸变时造成的干扰；但算法计算量大，用时长，需要经过若干电源周期才能完成锁相。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于ECAP的单相快速软件锁相方法，能在保证锁相精度的同时，提高相位和频率的追踪速度，适用于对锁相精度、速度要求比较高的场合。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于ECAP的单相快速软件锁相方法，包括以下步骤：

S1，将交流电压信号通过模数转换输出数字信号；同时交流电压信号通过过零检测产生方波信号；

S2，所述数字信号进行软件锁相运算，输出软件锁相的相位信号；所述方波信号输入到处理器的具有ECAP捕捉功能的引脚，通过捕捉所述方波信号的上升沿和下降沿，得到所述交流电压信号在ECAP捕获相角为0°或180°时的相位信号；

S3，在所述方波信号的上升沿或下降沿，比较所述相位信号和ECAP捕获相角的差值；当所述差值在允许的误差范围内，则直接进入软件锁相；否则，利用ECAP捕获相角，先对软件锁相输出的相角进行粗调，再进入软件锁相。

进一步的，所述S2中的软件锁相运算包括：

相位检测：交流电压信号经模数转换后与压控振荡器VCO反馈的余弦电压信号cosθr相乘，得到相位检测输出信号；

滤波输出：所述相位检测输出信号经过陷波滤波器、环路滤波器和压控振荡器VCO后输出相位信号，所述相位信号包括弧度角θr和余弦电压信号cosθr。

进一步的，所述S3具体为：