一種改進(jìn)高頻畸變波形相位檢測(cè)的鎖相環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種改進(jìn)高頻崎變波形相位檢測(cè)的鎖相環(huán)，具體設(shè)及一種跟蹤輸入信 號(hào)相位的改進(jìn)高頻崎變波形相位檢測(cè)的鎖相環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎖相環(huán)是一個(gè)相位反饋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)，其基本功能是跟蹤、鎖定交流信號(hào)的相位， 主要由鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器組成，現(xiàn)有鎖相環(huán)的具體電路如圖1和圖2所示， 圖1和圖2的區(qū)別是分頻器所在的位置不同，根據(jù)所選巧片的型號(hào)決定分頻器是在鑒相器 的內(nèi)部還是外部。在圖1和圖2中，壓控振蕩器輸出的振蕩頻率，一部分作為輸出，另一部 分作為反饋，反饋的部分通過(guò)分頻器得到鑒相頻率，與外部參考頻率通過(guò)分頻器得到的鑒 相頻率進(jìn)行相位比較，根據(jù)相位比較的差值輸出控制電壓，該控制電壓通過(guò)環(huán)路濾波器衰 減高頻誤差分量后，控制壓控振蕩器輸出振蕩頻率，通過(guò)重復(fù)上述步驟，即捜索過(guò)程，直到 兩個(gè)鑒相頻率的相位差不變，壓控振蕩器的輸出頻率一定，鎖相環(huán)達(dá)到鎖定狀態(tài)。
[0003] 由于電力電子電路含高頻開(kāi)關(guān)器件，且對(duì)于電壓型逆變電路來(lái)說(shuō)，其輸出電壓是 矩形波，對(duì)于電流型逆變電路來(lái)說(shuō)，其輸出電流是矩形波，而矩形波中含有大量諧波，使得 輸出為高頻崎變的波形，給傳統(tǒng)鎖相環(huán)控制的相位跟蹤帶來(lái)困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于W上背景，為了克服現(xiàn)有的不足，提供了改進(jìn)高頻崎變波形相位檢測(cè)的鎖相 環(huán)。本發(fā)明解決了高頻崎變波形相位檢測(cè)的問(wèn)題。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是： 一種改進(jìn)高頻崎變波形相位檢測(cè)的鎖相環(huán)，其包括正向死區(qū)檢測(cè)器、反向死區(qū)檢測(cè)器、 第一異或比較器、第二異或比較器、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾波器、第一壓控振蕩器、第 二壓控振蕩器、第一方波發(fā)生器、第二方波發(fā)生器；所述正向死區(qū)檢測(cè)器和反向死區(qū)檢測(cè)器 的輸入端與逆變器的輸出電壓或者電流信號(hào)相連；第一異或比較器的輸入端接正向死區(qū)檢 測(cè)器和第一方波發(fā)生器的輸出端；第二異或比較器的輸入端接反向死區(qū)檢測(cè)器和第二方波 發(fā)生器的輸出端；第一異或比較器進(jìn)行異或運(yùn)算后的輸出信號(hào)接第一環(huán)路濾波器的輸入， 第一環(huán)路濾波器的輸出端接第一壓控振蕩器的輸入端，第一壓控振蕩器的輸出端接第一方 波比較器的輸入端；第二異或比較器進(jìn)行異或運(yùn)算后的輸出信號(hào)接第二環(huán)路濾波器的輸入 端，第二環(huán)路濾波器的輸出端接第二壓控振蕩器的輸入端，第二壓控振蕩器的輸出端接第 二方波比較器的輸入端。
[0006] 進(jìn)一步地，所述鎖相環(huán)還包括第一積分器、第二積分器、第=積分器，所述正向死 區(qū)檢測(cè)器的輸出端接第一積分器，經(jīng)過(guò)第一積分器的積分作用得到初始相位信號(hào)；所述第 一方波發(fā)生器的輸出端接第二積分器，經(jīng)過(guò)第二積分器的積分作用得到正向相位信號(hào)；所 述第二方波發(fā)生器的輸出端接第=積分器，經(jīng)過(guò)第=積分器的積分作用得到反向相位信 號(hào)。
[0007] 進(jìn)一步地，正向死區(qū)檢測(cè)器檢測(cè)輸入信號(hào)的正半周信號(hào)，若輸入信號(hào)的正半周幅 值大于設(shè)定的值A(chǔ)，則輸出為1，否則為0 ;反向死區(qū)檢測(cè)器檢測(cè)輸入信號(hào)的負(fù)半周信號(hào)，若 輸入信號(hào)的負(fù)半周信號(hào)幅值小于設(shè)定的值-A，則輸出為1，否則為0。
[000引進(jìn)一步地，所述鎖相環(huán)還包括第一比較器、第二比較器，利用本發(fā)明的鎖相環(huán)控 審IJ，初始相位信號(hào)與正向相位信號(hào)經(jīng)過(guò)第一比較器，由初始相位信號(hào)減去正向相位信號(hào)得 到的新的相位信號(hào)接第二比較器的輸入端，第二比較器的另一輸入端接反向相位信號(hào)，通 過(guò)第二比較器的求和運(yùn)算得到輸出相位信號(hào)。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果： 對(duì)于高頻崎變波形相位檢測(cè)的問(wèn)題，本發(fā)明的鎖相環(huán)由于采取了正向和負(fù)向的雙向分 離鎖相，所W對(duì)于高頻崎變輸入信號(hào)的跟蹤具有更優(yōu)的跟蹤特性，能夠更加好地應(yīng)對(duì)傳統(tǒng) 鎖相對(duì)高頻崎變信號(hào)跟蹤困難的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種鎖相環(huán)電路圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種鎖相環(huán)電路圖； 圖3是本發(fā)明提供的改進(jìn)高頻崎變波形相位檢測(cè)的鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)原理圖； 圖4是在高頻崎變信號(hào)輸入下，采用現(xiàn)有鎖相環(huán)搭建的matlab仿真實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電 壓波形相位跟蹤的波形圖； 圖5是在相同的高頻崎變信號(hào)輸入下，采用本發(fā)明搭建的matlab仿真實(shí)現(xiàn)逆變器輸出 電壓波形相位跟蹤的波形圖； 圖6是在高頻崎變信號(hào)輸入下，采用現(xiàn)有鎖相環(huán)搭建的matlab仿真實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電 流波形相位跟蹤的波形圖； 圖7是在相同的高頻崎變信號(hào)輸入下，采用本發(fā)明搭建的matlab仿真實(shí)現(xiàn)逆變器輸出 電流波形相位跟蹤的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)范 圍不限于此。
[0012] 如圖3所示，本發(fā)明提供了改進(jìn)高頻崎變波形相位檢測(cè)的鎖相環(huán)，包括正向死區(qū) 檢測(cè)器、反向死區(qū)檢測(cè)器、第一異或比較器、第二異或比較器、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾 波器、第一壓控振蕩器、第二壓控振蕩器、第一方波發(fā)生器、第二方波發(fā)生器、第一積分器、 第二積分器、第=積分器、第一比較器、第二比較器； 所述第一異或比較器、所述第一環(huán)路濾波器、所述第一壓控振蕩器和所述第一方波發(fā) 生器順次相連；所述第二異或比較器、所述第二環(huán)路濾波器、所述第二壓控振蕩器和所述第 二方波發(fā)生器順次相連； 所述正向死區(qū)檢測(cè)器和所述反向死區(qū)檢測(cè)器接收來(lái)自逆變器的輸出電壓信號(hào)或者輸 出電流信號(hào)，所述正向死區(qū)檢測(cè)器的輸出信號(hào)與所述第一方波發(fā)生器的輸出信號(hào)送到所述 第一異或比較器的輸入端，所述反向死區(qū)檢測(cè)器的輸出信號(hào)與所述第二方波發(fā)生器的輸出 信號(hào)送到所述第二異或比較器的輸入端； 所述正向死區(qū)檢測(cè)器的輸出經(jīng)過(guò)所述第一積分器的積分運(yùn)算，得到初始相位信號(hào)，所 述第一方波產(chǎn)生器的輸出經(jīng)過(guò)所述第二積分器的積分運(yùn)算，得到正向相位信號(hào)，所述第二 方波產(chǎn)生器的輸出經(jīng)過(guò)所述第=積分器的積分運(yùn)算，得到反向相位信號(hào)； 所述正向死區(qū)檢測(cè)器檢測(cè)輸入信號(hào)的正半周信號(hào)，若大于給定的值A(chǔ)，則輸出為1，否 則為0 ;所述反向死區(qū)檢測(cè)器檢測(cè)輸入信號(hào)的負(fù)半周信號(hào)，若小于給定的值-A，則輸出為 1，否則為0 ; 所述初始相位信號(hào)先減去所述正向相位信號(hào)，再加上反向相位信號(hào)，最終得到所需的 相位信號(hào)。
[0013] 由于采取了正向和負(fù)向的雙向分離鎖相，所W對(duì)于高頻崎變輸入信號(hào)的跟蹤具有 更優(yōu)的跟蹤特性，能夠更加好地應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)鎖相環(huán)對(duì)高頻崎變信號(hào)跟蹤困難的問(wèn)題。圖4是 在高頻崎變信號(hào)輸入下，采用現(xiàn)有鎖相環(huán)搭建的matlab仿真實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電壓波形相 位跟蹤的波形圖；圖5是在相同的高頻崎變信號(hào)輸入下，采用本發(fā)明搭建的matl油仿真實(shí) 現(xiàn)逆變器輸出電壓波形相位跟蹤的波形圖；圖6是在高頻崎變信號(hào)輸入下，采用現(xiàn)有鎖相 環(huán)搭建的matlab仿真實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電流波形相位跟蹤的波形圖；圖7是在相同的高頻崎 變信號(hào)輸入下，采用本發(fā)明搭建的matlab仿真實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電流波形相位跟蹤的波形 圖。由圖4~圖7可知，在相同的高頻崎變信號(hào)輸入下，采用傳統(tǒng)鎖相環(huán)對(duì)高頻崎變輸入信 號(hào)的跟蹤能力不如采用本發(fā)明所述的鎖相環(huán)對(duì)高頻崎變輸入信號(hào)的跟蹤能力。
[0014] W上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)W所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改進(jìn)高頻畸變波形相位檢測(cè)的鎖相環(huán)，其特征在于包括正向死區(qū)檢測(cè)器、反向 死區(qū)檢測(cè)器、第一異或比較器、第二異或比較器、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾波器、第一壓 控振蕩器、第二壓控振蕩器、第一方波發(fā)生器、第二方波發(fā)生器；所述正向死區(qū)檢測(cè)器和反 向死區(qū)檢測(cè)器的輸入端與逆變器的輸出電壓或者電流信號(hào)相連；第一異或比較器的輸入端 接正向死區(qū)檢測(cè)器和第一方波發(fā)生器的輸出端；第二異或比較器的輸入端接反向死區(qū)檢測(cè) 器和第二方波發(fā)生器的輸出端；第一異或比較器進(jìn)行異或運(yùn)算后的輸出信號(hào)接第一環(huán)路濾 波器的輸入，第一環(huán)路濾波器的輸出端接第一壓控振蕩器的輸入端，第一壓控振蕩器的輸 出端接第一方波比較器的輸入端；第二異或比較器進(jìn)行異或運(yùn)算后的輸出信號(hào)接第二環(huán)路 濾波器的輸入端，第二環(huán)路濾波器的輸出端接第二壓控振蕩器的輸入端，第二壓控振蕩器 的輸出端接第二方波比較器的輸入端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)，其特征在于，還包括第一積分器、第二積分器、第三 積分器，所述正向死區(qū)檢測(cè)器的輸出端接第一積分器，經(jīng)過(guò)第一積分器的積分作用得到初 始相位信號(hào)；所述第一方波發(fā)生器的輸出端接第二積分器，經(jīng)過(guò)第二積分器的積分作用得 到正向相位信號(hào)；所述第二方波發(fā)生器的輸出端接第三積分器，經(jīng)過(guò)第三積分器的積分作 用得到反向相位信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)，其特征在于，正向死區(qū)檢測(cè)器檢測(cè)輸入信號(hào)的正半 周信號(hào)，若輸入信號(hào)的正半周幅值大于設(shè)定的值Δ，則輸出為1，否則為O ;反向死區(qū)檢測(cè)器 檢測(cè)輸入信號(hào)的負(fù)半周信號(hào)，若輸入信號(hào)的負(fù)半周信號(hào)幅值小于設(shè)定的值-A，則輸出為 1，否則為0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)，其特征在于，還包括第一比較器、第二比較器，所述 初始相位信號(hào)與所述正向相位信號(hào)經(jīng)過(guò)第一比較器，由初始相位信號(hào)減去正向相位信號(hào)得 到的新的信號(hào)接第二比較器的輸入端，第二比較器的另一輸入端接反向相位信號(hào)，通過(guò)第 二比較器的求和運(yùn)算得到輸出相位信號(hào)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種改進(jìn)高頻畸變波形相位檢測(cè)的鎖相環(huán)，涉及電力電子領(lǐng)域，主要解決了高頻畸變波形的相位檢測(cè)問(wèn)題。本發(fā)明的鎖相環(huán)包括正向死區(qū)檢測(cè)器、反向死區(qū)檢測(cè)器、第一異或比較器、第二異或比較器、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾波器、第一壓控振蕩器、第二壓控振蕩器、第一方波發(fā)生器、第二方波發(fā)生器、第一積分器、第二積分器、第三積分器、第一比較器、第二比較器。來(lái)自逆變器輸出端的電壓或電流信號(hào)接正向檢測(cè)器和反向檢測(cè)器，正向檢測(cè)器和反向檢測(cè)器的輸出信號(hào)分別與第一方波發(fā)生器和第二方波發(fā)生器的輸出進(jìn)行異或運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸出到環(huán)路濾波器，再經(jīng)過(guò)壓控振蕩器的調(diào)節(jié)輸出到方波發(fā)生器。通過(guò)積分器取得的原始相位信號(hào)與通過(guò)積分器取得的第一第二方波發(fā)生器的相位信號(hào)之間進(jìn)行比較運(yùn)算得到所需的相位信號(hào)。
【IPC分類(lèi)】H03L7-085
【公開(kāi)號(hào)】CN104836576
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510219205
【發(fā)明人】康龍?jiān)? 馮自成, 黃志臻
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日