专利名称：一种适合于三相平衡电网的数字锁相方法
技术领域：
本发明涉及三相电网控制技术应用领域，具体涉及一种适合于三相平衡电网的数字锁相方法。
背景技术：
目前，应用于三相电网中的锁相方法一般是由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成的相位闭环控制方法，当闭环调节到稳态时，输出信号和输入信号的相位、频率即实现同步。该锁相方法主要有以下几个缺点(I)锁相环跟踪方式本质上是一种有差跟踪，通过相位差实现相位跟踪，特别是在锁相环路的增益调节不恰当时其跟踪误差更为明显；(2)同步响应速度慢。锁相环存在跟踪延迟，不能实时跟踪相位变化，当频率或相位变化较大时需要一定时间才能跟踪相位变化；(3)若采用硬件方式实现此锁相方法，将需要设计较为复杂的硬件电路，同时还需解决一些硬件上较难处理的问题，如直流零点漂移、器件饱和、 初始校准等；若采用软件方式实现这种锁相方法，计算将较为复杂，实时性较差，同时系统可靠性也较差。因此，如何保证快速精确地实现锁相，同时保证锁相的稳定可靠，是三相电网锁相技术的关键。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种适合于三相平衡电网的数字锁相方法，实现三相平衡电网的动态逐周波刷新、快速准确并且稳定可靠等功能。本发明首先初始化A相电网电压Ua第一个周波的频率为50Hz ;然后设定Ua其他周波的频率均为通过过零点检测电路检测到的Ua的上一周波的频率，若检测到此频率异常，则发出频率故障报警信号；若检测到此频率正常，则通过Ua当前周波的频率与相应的计数器时间A t相乘及相关简单运算即得到A相电网电压Ua的相位角e A，进而得到三相平衡电网的相位角9abc。本发明提供的一种适合于三相平衡电网的数字锁相方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤( I)通过过零检测电路检测A相电网电压Ua的过零点上升沿脉冲信号IV且将Uap送入数字处理器；(2)初始化计数值k = 2，k为自然数且k彡2，给定A相电网电压Ua的初始频率f0=50Hz ；(3)检测到第一个过零点上升沿脉冲信号Uap(I)时，设定所述过零点时刻为T(I)，计数器时间A t清零且从0开始计时；(4)第二个过零点上升沿脉冲信号Uap(2)到的前一时刻，判断计数器时间A t :若0彡At <设定值1，则计算角度0 pA相电网电压Ua的相位角04和三相平衡电网的相位角eAB。，并进入步骤(5);若At >设定值1，则数字处理器发出频率故障报警信号；
(5)当第二个过零点上升沿脉冲信号Uap(2)到达后，设定此过零点时刻为T (2)，计数器时间At清零且从0开始计时，判断若(T (2)-T (I))≥设定值2，则计算角度02、A相电网电压Ua的相位角eA和三相平衡电网的相位角Sabc，并进入步骤(6);若(T(2)-T(l))<设定值2，则数字处理器发出频率故障报警信号；(6)计数值加I,即取k=k+l,当第n个过零点上升沿脉冲信号Uap(n)到的前一时亥lj，n为自然数且n=k，判断计数器时间A t :若0≥A t <设定值1，则继续检测直到第n个过零点上升沿脉冲信号uap (n)到；若At >设定值1，则数字处理器发出频率故障报警信号；当第n个过零点上升沿脉冲信号uap(n)到时，设定此过零点时刻为T(n)，计数器时间At清零且从0开始计时，判断若(T(n)-T(n-l))≥设定值2，则计算角度02、A相电网电压Ua的相位角eA和三相平衡电网的相位角0 ■，并循环此步骤；若(T(n)-T(n-l)) <设定值2，则数字处理器发出频率故障报警信号。其中，所述角度0 :的计算公式为0 ! = 2 JI f 0 A t(I)其中，所述角度0 2的计算公式为
权利要求
1.一种适合于三相平衡电网的数字锁相方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (1)通过过零检测电路检测A相电网电压Ua的过零点上升沿脉冲信号uap，且将Uap送入数字处理器； (2)初始化计数值k= 2，k为自然数且k彡2，给定A相电网电压Ua的初始频率f0=50Hz ； (3)检测到第一个过零点上升沿脉冲信号Uap(I)时，设定所述过零点时刻为T(I)，计数器时间A t清零且从O开始计时； (4)第二个过零点上升沿脉冲信号Uap⑵到的前一时刻，判断计数器时间At:若O≤At <设定值1，则计算角度0 pA相电网电压Ua的相位角04和三相平衡电网的相位角eAB。，并进入步骤(5);若At >设定值1，则数字处理器发出频率故障报警信号； (5)当第二个过零点上升沿脉冲信号Uap(2)到达后，设定此过零点时刻为T(2)，计数器时间At清零且从O开始计时，判断若(T(2)-T(l))彡设定值2，则计算角度02、A相电网电压Ua的相位角eA和三相平衡电网的相位角0 1，并进入步骤(6);若(1'(2)1(1))<设定值2，则数字处理器发出频率故障报警信号； (6)计数值加I,即取k=k+l,当第n个过零点上升沿脉冲信号uap(n)到的前一时刻，n为自然数且n=k，判断计数器时间At :若O彡At <设定值I，则继续检测直到第n个过零点上升沿脉冲信号uap (n)到；若At >设定值1，则数字处理器发出频率故障报警信号；当第n个过零点上升沿脉冲信号uap (n)到时，设定此过零点时刻为T (n)，计数器时间A t清零且从O开始计时，判断若(T(n)-T(n-l)) >设定值2，则计算角度e2、A相电网电压\的相位角eA和三相平衡电网的相位角9_，并循环此步骤；若(!'(11)-1'(11-1))<设定值2，则数字处理器发出频率故障报警信号。
2.如权利要求I所述的数字锁相方法，其特征在于，所述角度Q1的计算公式为 Q1 = 2 f0 A t(I)。
3.如权利要求I所述的数字锁相方法，其特征在于，所述角度e2的计算公式为
4.如权利要求I所述的数字锁相方法，其特征在于，所述A相电网电压ua的相位角0A的计算公式为
5.如权利要求I所述的数字锁相方法，其特征在于，所述三相平衡电网的相位角Qak的计算公式为
6.如权利要求I所述的数字锁相方法，其特征在于，所述设定值I为三相平衡电网电压欠频保护阈值的倒数。
7.如权利要求I所述的数字锁相方法，其特征在于，所述设定值2为三相平衡电网电压过频保护阈值的倒数。
全文摘要
本发明提供一种适合于三相平衡电网的数字锁相方法，包括初始化A相电网电压ua第一个周波的频率为50Hz；然后设定ua其他周波的频率均为通过过零点检测电路检测到的ua的上一周波的频率，若检测到此频率异常，则发出频率故障报警信号；若检测到此频率正常，则通过ua当前周波的频率与相应的计数器时间△t相乘及相关简单运算即得到A相电网电压ua的相位角θA，进而得到三相平衡电网的相位角θABC。该数字锁相方法动态逐周波刷新、快速准确并且稳定可靠。
文档编号H02J3/26GK102709927SQ20121017515
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者丁明昌, 丁杰, 吕宏水, 吴福保, 吴蓓蓓, 张军军, 董颖华, 郑飞 申请人:中国电力科学研究院