電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法、裝置及單相脈沖寬度調(diào)制整流器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法、裝置及單相脈沖寬度調(diào)制整流器。其中，所述方法包括：采集電網(wǎng)電壓信號(hào)，得到第一電壓信號(hào)；對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，以使處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度；對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，生成第三電壓信號(hào)；根據(jù)所述第三電壓信號(hào)，得出電網(wǎng)電壓的頻率；根據(jù)所述電網(wǎng)電壓的頻率，得出電網(wǎng)電壓相位。較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明無(wú)需硬件處理模塊將單相交流電轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)的過(guò)程，進(jìn)而避免了方波轉(zhuǎn)換時(shí)存在的誤差，另外，本發(fā)明可實(shí)時(shí)計(jì)算出電網(wǎng)電壓任意時(shí)刻的相位，有助于進(jìn)一步提高對(duì)電網(wǎng)電壓鎖相控制的精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法、裝置及單相脈沖寬度調(diào)制整流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制技術(shù)，尤其涉及一種電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法、裝置及單相脈沖寬度調(diào)制整流器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電氣化鐵道電網(wǎng)大多采用單相供電。電力機(jī)車(chē)的單相PWM (PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制)整流器將電網(wǎng)提供的單相交流電轉(zhuǎn)化為直流電，三相逆變器再將該直流電轉(zhuǎn)化為三相交流電供給用于驅(qū)動(dòng)列車(chē)行駛的電機(jī)，以保證列車(chē)平穩(wěn)、快速運(yùn)行。對(duì)電網(wǎng)電壓的鎖相控制是單相PWM整流器正常工作的關(guān)鍵，直接影響整流器的功率因數(shù)。而鎖相控制的依據(jù)是電網(wǎng)電壓相位。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，單相PWM整流器需要借助硬件處理模塊間接計(jì)算得出。即，通過(guò)硬件處理模塊將電網(wǎng)提供的單相交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，再利用整流器控制芯片的捕獲功能捕獲方波信號(hào)的上升沿或下降沿，獲得電網(wǎng)電壓的0°或180°相位。所述硬件處理模塊在將單相交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)時(shí)存在誤差，進(jìn)而影響整流器控制芯片獲得電網(wǎng)電壓的0°或180°相位的準(zhǔn)確性。另外，現(xiàn)有整流器控制芯片只能獲取電網(wǎng)電壓的0°和180°相位，對(duì)0°和180°之間的電網(wǎng)電壓相位無(wú)法獲得，最終影響對(duì)電網(wǎng)電壓鎖相控制的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法、裝置及單相脈沖寬度調(diào)制整流器，以提高相位計(jì)算的準(zhǔn)確度。
[0005]本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法，包括:
[0006]采集電網(wǎng)電壓信號(hào)，得到第一電壓信號(hào)；
[0007]對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，以使處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度；
[0008]對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，生成第三電壓信號(hào)；
[0009]根據(jù)所述第三電壓信號(hào)，得出電網(wǎng)電壓的頻率；
[0010]根據(jù)所述電網(wǎng)電壓的頻率，得出電網(wǎng)電壓相位。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置，包括:
[0012]采集模塊，用于采集電網(wǎng)電壓信號(hào)，得到第一電壓信號(hào)；
[0013]信號(hào)處理模塊，用于對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，以使處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度；
[0014]坐標(biāo)變換模塊，用于對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，生成第三電壓信號(hào)；
[0015]第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第三電壓信號(hào)，得出電網(wǎng)電壓的頻率；
[0016]第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述電網(wǎng)電壓的頻率，得出電網(wǎng)電壓相位。[0017]本發(fā)明的又一個(gè)方面是提供一種單相脈沖寬度調(diào)制整流器，包括本發(fā)明實(shí)施例提供的所述電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置。
[0018]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)采集到的第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，得出相位滯后于所述第一電壓信號(hào)的第二電壓信號(hào)，然后對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，生成第三電壓信號(hào)，最后根據(jù)所述第三電壓信號(hào)計(jì)算得出電網(wǎng)電壓相位。較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例無(wú)需硬件處理模塊將單相交流電轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)的過(guò)程，進(jìn)而避免了方波轉(zhuǎn)換時(shí)存在的誤差，另外，本發(fā)明實(shí)施例可實(shí)時(shí)計(jì)算出電網(wǎng)電壓任意時(shí)刻的相位，有助于進(jìn)一步提聞對(duì)電網(wǎng)電壓鎖相控制的精度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明提供的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法實(shí)施例一的流程示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明提供的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明提供的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置實(shí)施例中第一計(jì)算模塊的一具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明提供的單相脈沖寬度調(diào)制整流器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法實(shí)施例一的流程示意圖。如圖中所示，本實(shí)施例一所述的方法，包括:
[0024]步驟101、采集電網(wǎng)電壓信號(hào)，得到第一電壓信號(hào)。
[0025]步驟102、對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，以使信號(hào)處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度。
[0026]具體地，對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，以使處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度。
[0027]步驟103、對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，生成第三電壓信號(hào)。
[0028]具體地，對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，即Park變換，生成第三電壓信號(hào)和第四電壓信號(hào)，即q軸電壓信號(hào)和d軸電壓信號(hào)。
[0029]步驟104、根據(jù)所述第三電壓信號(hào)，得出電網(wǎng)電壓的頻率。
[0030]具體地，首先，計(jì)算預(yù)設(shè)電壓基準(zhǔn)與所述第三電壓信號(hào)的差值。然后，對(duì)所述差值進(jìn)行比例積分(英文縮寫(xiě)PI)控制，生成電網(wǎng)電壓頻率變化量。最后，將所述頻率變化量與預(yù)設(shè)頻率相加，得出電網(wǎng)電壓的頻率。
[0031]步驟105、根據(jù)所述電網(wǎng)電壓的頻率，得出電網(wǎng)電壓相位。
[0032]具體地，將所述電網(wǎng)電壓的頻率對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分計(jì)算，得出電網(wǎng)電壓的相位。
[0033]本實(shí)施例通過(guò)對(duì)采集到的第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，得出相位滯后于所述第一電壓信號(hào)的第二電壓信號(hào)，然后對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，生成第三電壓信號(hào)，最后根據(jù)所述第三電壓信號(hào)計(jì)算得出電網(wǎng)電壓相位。較現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例無(wú)需硬件處理模塊將單相交流電轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)的過(guò)程，進(jìn)而避免了轉(zhuǎn)換時(shí)存在的誤差，另外，本發(fā)明實(shí)施例可實(shí)時(shí)計(jì)算出電網(wǎng)電壓任意時(shí)刻的相位，有助于進(jìn)一步提高對(duì)電網(wǎng)電壓鎖相控制的精度。
[0034]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成。前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0035]如圖2所示，本發(fā)明提供的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中所示，所述電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置包括:采集模塊1、信號(hào)處理模塊2、坐標(biāo)變換模塊3、第一計(jì)算模塊4和第二計(jì)算模塊5。其中，所述采集模塊I用于采集電網(wǎng)電壓信號(hào)，得到第一電壓信號(hào)。所述信號(hào)處理模塊2用于對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，以使信號(hào)處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度。所述坐標(biāo)變換模塊3用于對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，生成第三電壓信號(hào)。所述第一計(jì)算模塊4用于根據(jù)所述第三電壓信號(hào)，得出電網(wǎng)電壓的頻率。所述第二計(jì)算模塊5用于根據(jù)所述電網(wǎng)電壓的頻率，得出電網(wǎng)電壓相位。本實(shí)施例所述的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置可實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例所述的過(guò)程。
[0036]本實(shí)施例通過(guò)對(duì)采集到的第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，得出相位滯后于所述第一電壓信號(hào)的第二電壓信號(hào)，然后對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，生成第三電壓信號(hào)，最后根據(jù)所述第三電壓信號(hào)計(jì)算得出電網(wǎng)電壓相位。較現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例無(wú)需硬件處理模塊將單相交流電轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)的過(guò)程，進(jìn)而避免了轉(zhuǎn)換時(shí)存在的誤差，另外，本發(fā)明實(shí)施例可實(shí)時(shí)計(jì)算出電網(wǎng)電壓任意時(shí)刻的相位，有助于進(jìn)一步提高對(duì)電網(wǎng)電壓鎖相控制的精度。
[0037]進(jìn)一步地，上述實(shí)施例一中所述的信號(hào)處理模塊具體用于對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，以使處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度。
[0038]進(jìn)一步地，上述實(shí)施例所述的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置中所述第一計(jì)算模塊可采用如圖3所示的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。具體地，所述第一計(jì)算模塊4包括:第一計(jì)算單元41、比例積分控制單元42和第二計(jì)算單元43。其中，所述第一計(jì)算單元41用于計(jì)算預(yù)設(shè)電壓基準(zhǔn)與所述第三電壓信號(hào)的差值。所述比例積分控制單元42用于對(duì)所述差值進(jìn)行比例積分控制，生成電網(wǎng)電壓頻率變化量。所述第二計(jì)算單元43用于將所述頻率變化量與預(yù)設(shè)頻率相加，得出電網(wǎng)電壓的頻率。
[0039]進(jìn)一步地，上述實(shí)施例中所述第二計(jì)算模塊具體用于將所述電網(wǎng)電壓的頻率對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分計(jì)算，得出電網(wǎng)電壓的相位。
[0040]如圖4所示，本發(fā)明提供的單相脈沖寬度調(diào)制整流器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例所述單相脈沖寬度調(diào)制整流器包括電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置10。所述電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置10可具體采用上述各實(shí)施例提供的所述電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置，具體工作原理如上述各實(shí)施例所述的相關(guān)內(nèi)容，此處不再贅述。
[0041]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法，其特征在于，包括: 采集電網(wǎng)電壓信號(hào)，得到第一電壓信號(hào)； 對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，以使處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度； 對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，生成第三電壓信號(hào)； 根據(jù)所述第三電壓信號(hào)，得出電網(wǎng)電壓的頻率； 根據(jù)所述電網(wǎng)電壓的頻率，得出電網(wǎng)電壓相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法，其特征在于，所述對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，以使處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度，具體為: 對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，以使處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第三電壓信號(hào)，得出電網(wǎng)電壓的頻率，包括: 計(jì)算預(yù)設(shè)電壓基準(zhǔn)與所述第三電壓信號(hào)的差值； 對(duì)所述差值進(jìn)行比例積分 控制，生成電網(wǎng)電壓頻率變化量； 將所述頻率變化量與預(yù)設(shè)頻率相加，得出電網(wǎng)電壓的頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一所述的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述電網(wǎng)電壓的頻率，得出電網(wǎng)電壓相位，具體為: 將所述電網(wǎng)電壓的頻率對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分計(jì)算，得出電網(wǎng)電壓的相位。
5.一種電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置，其特征在于，包括: 采集模塊，用于采集電網(wǎng)電壓信號(hào)，得到第一電壓信號(hào)； 信號(hào)處理模塊，用于對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，以使處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度； 坐標(biāo)變換模塊，用于對(duì)所述第一電壓信號(hào)和第二電壓信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，生成第三電壓信號(hào)； 第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第三電壓信號(hào)，得出電網(wǎng)電壓的頻率； 第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述電網(wǎng)電壓的頻率，得出電網(wǎng)電壓相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊，具體用于對(duì)所述第一電壓信號(hào)進(jìn)行移相處理，以使處理后生成的第二電壓信號(hào)的相位滯后于所述第一電壓信號(hào)90度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置，其特征在于，所述第一計(jì)算模塊，包括: 第一計(jì)算單元，用于計(jì)算預(yù)設(shè)電壓基準(zhǔn)與所述第三電壓信號(hào)的差值； 比例積分控制單元，用于對(duì)所述差值進(jìn)行比例積分控制，生成電網(wǎng)電壓頻率變化量； 第二計(jì)算單元，用于將所述頻率變化量與預(yù)設(shè)頻率相加，得出電網(wǎng)電壓的頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5~7中任一所述的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置，其特征在于，所述第二計(jì)算模塊，具體用于將所述電網(wǎng)電壓的頻率對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分計(jì)算，得出電網(wǎng)電壓的相位。
9.一種單相脈沖寬度調(diào)制整流器，其特征在于，包括上述權(quán)利要求5~8中任一所述的電網(wǎng)電壓相位計(jì)算裝置·。
【文檔編號(hào)】G01R25/00GK103852640SQ201210513648
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】王雪迪, 耿輝, 鄒代厚 申請(qǐng)人:中國(guó)北車(chē)股份有限公司