[发明专利]一种具有锁相和调幅功能的三相正弦波发生方法及系统

说明书

本发明公开了一种具有锁相和调幅功能的三相正弦波发生方法，设置运行模式，为自主跟踪输入电压相位或独立发正弦波运行模式；根据运行模式确定相位调整角，在自主跟踪输入电压相位模式下，根据输入电压进行电压锁相确定相位调整角，在独立发正弦波运行模式下直接读取设定的相位调整角；根据相位调整角计算三相电压标幺值，结合各相基准幅值，生成三相正弦波。本发明在已有调频调相的正弦波发生器基础上，采用单/三相混合的电压锁相技术，自适应跟踪电压相位，控制方式易于实现，输出各相正弦波幅值独立可调，可同时用于不同的反馈系统中，具有简单可靠、适应性较好的优点。

技术领域

本发明涉及自动控制系统领域，具体涉及一种具有锁相和调幅功能的三相正弦波发生方法及系统。

背景技术

自从正弦波发生器面世以来，在电力电子领域场合得到了广泛的应用，目前已有的正弦波发生器多利用DDS芯片、控制芯片和运放电路实现，具有调节相位和频率功能，由于发出的三相正弦波幅值不可独立受控调节，无法用于电压环的负反馈回路，同时存在无法跟踪输入电压相位功能的问题，在不间断UPS电源和并网逆变器等场合应用时，存在局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有锁相和调幅功能的三相正弦波发生方法及系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种具有锁相和调幅功能的三相正弦波发生方法，包括如下步骤：

步骤1，设置运行模式，为自主跟踪输入电压相位或独立发正弦波运行模式；

步骤2，根据运行模式确定相位调整角，在自主跟踪输入电压相位模式下，根据输入电压进行电压锁相确定相位调整角，在独立发正弦波运行模式下直接读取设定的相位调整角；

步骤3，根据相位调整角计算三相电压标幺值，结合各相基准幅值，生成三相正弦波。

进一步的，步骤2中，在自主跟踪输入电压相位模式下，对单相输入电压进行电压锁相，确定相位调整角的具体方法为：

(1)对单相输入电压Ua进行幅值比例缩小，得到交流小信号ua；

(2)对交流小信号ua进行过零比较，得到与输入电压信号同频的方波电平Sa；

(3)根据方波电平Sa计算输入信号的平均频率f0，方法为：

计算方波电平Sa相邻两次上升沿中断的计数差值为Na；结合计数器时钟周期Tclock，得到Ua频率fa＝1/(TclockNa)，进而得到平均频率f0＝fa；

(4)根据交流小信号ua和平均频率f0进行电压锁相，得到相位调整角Δθn，方法为：

对交流小信号ua进行切比雪夫低通滤波，结合平均频率f0，将相位进行1/4周期延迟得到正交信号Uβ，Uα＝ua；

对Uα，Uβ进行Park变换得到旋转坐标系下Uq后，将0与Uq的误差信号送入PI调节器，将PI调节器输出信号与初始相位2πf0相叠加，通过积分得到相位角θn，

根据相位角θn结合最大步长参数进行步长限幅，得到相位调整角Δθn：

根据相位调整角Δθn，进行Park变换，得到旋转坐标系下Uq：

Uq＝-Uα×sinΔθn+Uβ×cosΔθn

其中，sinΔθn和cosΔθn由查正/余弦函数表得到，INT为取整函数，MOD为取余函数，具体表达式为：

将0与Uq的误差信号再次送入PI调节器，直到Uq近似等于0时，实现锁相，输出相位调整角Δθn。