专利名称：一种基于同步坐标系的单相锁相环的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统中单相锁相环技术，尤其适用于在输入信号频率波 动的情况下，准确测量单相系统中电压或电流的相位。
背景技术：
在电力系统中，三相锁相环的技术发展已经非常成熟，但是对于单相锁相环技术 研究还不够充分，存在不同程度的问题。单相锁相环的一个基本结构图如
图1所示。由鉴相器(PD)，环路滤波器(LF)和压 控振荡器(VCO)组成。鉴相器输出相位差，经由环路滤波器滤波控制，送给压控振荡器，压 控振荡器输出反馈到鉴相器中，从而锁定输入信号的相位。通常的单相锁相环根据鉴相器(PD)的不同，可以分为基于静止坐标系的单相锁 相环和基于同步坐标系的单相锁相环。在单相系统中，由于基于同步坐标系的单相锁相环 缺少一个必需的输入量，其发展非常缓慢，最近国外有不少文献提出了基于同步坐标系的 单相锁相环。如图2所示，这种锁相环需要两个相互垂直的输入信号，经过Park变换后输 出相位误差，再经过LF和VCO产生输出信号。但在单相系统中只有一个输入信号να，需要 另外生成一个虚拟的输入信号V0。有些方法通过数字存储器件存储原始输入信号Va的波 形，经过1/4个周期后，再与现有信号一同作为Park变换器的输入。但这种方法产生的第 二个虚拟信号V0并不是目前输入信号准确移相90度的量，不能得到精确的相位输出，并且 有很大的延迟。在国外还有些方法通过外置的模块，将输入信号移相90度产生V0，但这些 方法都无法保证在输入信号频率变化的情况下产生准确的虚拟信号，也就无法得到准确的 相位。若要克服这种情况，需要外加频率测量电路，但这又使单相锁相环变得非常复杂，不 利于使用。
实用新型内容为克服基于同步坐标系的单相锁相环无法在输入信号频率改变的情况下得到准 确相位的不足。本实用新型提供了一种基于同步坐标系的单相锁相环。这种单相锁相环不 仅能够在电网频率波动的条件下准确迅速的锁定相位，而且这种方法简单、易于硬件和软 件实现。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于同步坐标系的单相锁相环，包括鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振 荡器(VCO)，所述鉴相器(PD)和环路滤波器(LF)前后相连，环路滤波器(LF)输出端与压控 振荡器(VCO)相连；所述鉴相器(PD)由虚拟信号产生电路㈧和Park变换器构成；所述虚 拟信号产生电路(A)由乘法器(Mul)、低通滤波器(LPF)和三角函数计算器(Cal)构成；所 述低通滤波器(LPF)输入为Park变换器d轴输出，所述低通滤波器(LPF)输出接到乘法器 (Mul)的一个输入端；所述三角函数计算器(Cal)输入为单相锁相环的相位输出端，所述三 角函数计算器(Cal)输出作为乘法器(Mul)的第二个输入。[0008]所述Park变换器是一种两相静止坐标系到两相旋转坐标系的数学变换模块，变 换公式如下
权利要求一种基于同步坐标系的单相锁相环，包括鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)，其特征在于所述鉴相器(PD)和环路滤波器(LF)前后相连，环路滤波器(LF)输出端与压控振荡器(VCO)相连；所述鉴相器(PD)由虚拟信号产生电路(A)和Park变换器构成；所述虚拟信号产生电路(A)由乘法器(Mul)、低通滤波器(LPF)和三角函数计算器(Cal)构成；所述低通滤波器(LPF)输入为Park变换器d轴输出，所述低通滤波器(LPF)输出接到乘法器(Mul)的一个输入端；所述三角函数计算器(Cal)输入为单相锁相环的相位输出端，所述三角函数计算器(Cal)输出作为乘法器(Mul)的第二个输入。
2.如权利要求1所述一种基于同步坐标系的单相锁相环，其特征在于所述Park变换 器是一种两相静止坐标系到两相旋转坐标系的数学变换模块，变换公式如下cos θ sm θ -sin θ cos&_其中Xa，X0分别为静止坐标系α，β轴上的分量；Xd，Xq分别为旋转坐标系d，q轴上 的分量；θ为d轴与α轴的夹角。
专利摘要本实用新型公开了一种基于同步坐标系的单相锁相环，包括鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)，所述鉴相器(PD)和环路滤波器(LF)前后相连，环路滤波器(LF)输出加上初始值ω0之后再与压控振荡器(VCO)相连；所述鉴相器(PD)由虚拟信号产生电路(A)和Park变换器构成；所述虚拟信号产生电路(A)由乘法器(Mul)、低通滤波器(LPF)和三角函数计算器(Cal)构成；所述低通滤波器(LPF)输入为Park变换器d轴输出，所述低通滤波器(LPF)输出接到乘法器(Mul)的一个输入端。本实用新型的单相锁相环，即使在输入信号频率变化的场合下，依然可以准确得到输入信号的相位。
文档编号H03L7/085GK201742387SQ20102018864
公开日2011年2月9日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者方雄, 李明, 王跃 申请人:西安交通大学