[发明专利]一种单相电压数字锁相调节步长、方法及装置

权利要求书

1.一种单相电压数字锁相方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、对目标电压u(t)进行频率为f_s的采样得到电压数字信号u(k)；

B、根据电压数字信号u(k)判断目标电压u(t)的过零点，并根据相邻过零点计算目标电压u(t)的估算频率f″₀，计算锁相调节步长最小限值其中，Δf为小于f″₀的常数；

C、计算调节步长并判断K是否小于K_min，若是，进入步骤D，否则进入步骤E，其中，f′₀为锁相计算后反馈的目标电压u(t)的频率，其初始值为目标电压u(t)的基准频率f₀；

D、取K＝K_min，并进入步骤E；

E、构建平面矢量圆其中，

F、对平面矢量圆进行平面坐标旋转变换，得到相位差分量V_q，并将V_q输入PI控制器，通过该PI控制器将相位差分量V_q调节趋向0；将所述PI控制器输出的增量角频率Δω和目标电压u(t)的基准角频率ω₀累加获得角频率ω′，并经积分器积分输出相位角θ′，达到稳态后，相位角θ′即为目标电压u(t)的相位。

2.根据权利要求1所述的一种单相电压数字锁相方法，其特征在于：所述Δf取值范围为4Hz≤Δf≤6Hz。

3.根据权利要求1所述的一种单相电压数字锁相方法，其特征在于：所述步骤C中，在f_s＞＞f′₀条件下，

4.根据权利要求1或2或3所述的一种单相电压数字锁相方法，其特征在于：所述目标电压u(t)为正弦信号，构建C＝[sinθ′ cosθ′]，相位差分量其中，

5.根据权利要求1或2或3所述的一种单相电压数字锁相方法，其特征在于：所述目标电压u(t)为余弦信号，构建C＝[cosθ′ -sinθ′]，相位差分量其中，

6.一种用于单相电压数字锁相的锁相调节步长的设置方法，该调节步长其特征在于：设定调节步长最小限值K_min，该K_min与f_s和f″₀相关联，当调节步长K小于K_min时，取K＝K_min，f_s为目标电压u(t)的采样频率，f′₀为锁相计算后反馈的目标电压u(t)的频率，f″₀为根据电压数字信号u(k)计算的目标电压u(t)的估算频率；所述其中，Δf为小于f″₀的常数。

7.一种单相电压数字锁相装置，其特征在于：包括：

采样模块：用于对目标电压u(t)进行频率为f_s的采样得到电压数字信号u(k)；

限值模块：用于根据电压数字信号u(k)判断目标电压u(t)的过零点，并根据相邻过零点计算目标电压u(t)的估算频率f″₀，计算锁相调节步长最小限值其中，Δf为小于f″₀的常数；

调节步长确定模块：用于计算调节步长并判断K是否小于K_min，若是，取K＝K_min；其中，f′₀为锁相计算后反馈的目标电压u(t)的频率，其初始值为目标电压u(t)的基准频率f₀；

矢量圆构建模块：用于构建平面矢量圆其中，

输出相位确定模块：用于对平面矢量圆进行平面坐标旋转变换，得到相位差分量V_q，并将V_q输入PI控制器，通过该PI控制器将相位差分量V_q调节趋向0；将所述PI控制器输出的增量角频率Δω和目标电压u(t)的基准角频率ω₀累加获得角频率ω′，并经积分器积分输出相位角θ′，达到稳态后，相位角θ′即为目标电压u(t)的相位。