基于DFT算法的单相数字锁相环

离散傅里叶变换(DFT)算法可以方便提取信号的幅值和相位,通过仿真和理论推导,深入分析基于傅里叶变换(FFT)的锁相环,并研究了其数字实现方法,即基于DFT算法的锁相环.此锁相方式在同步信号中有谐波或多个过零点时仍能正常工作,有较高的精度.仿真和实验结果证明该技术是可靠可行的.     

基于微分环节的单相锁相环方法

该文针对单相并网系统提出了一种基于微分环节的锁相环方法。将微分环节与二阶滤波环节相结合所构造出的正交信号发生器,能有效地抑制谐波,且不依赖于频率反馈。通过采用两个微分环节能够实现精确的鉴相,进而通过合理设计参数可以实现性能优良的锁相环。该文首先建立了锁相环的数学模型,接着对其性能进行了详细论证。最后,研究了数字算法的实现,并针对离散化过程所带来的误差进行了补偿。该文基于Matlab/Simulink完成了锁相环的仿真,并通过数字信号处理(digital signal processor,DSP)完成了相关实验。仿真与实验结果表明,该文提出的锁相环具有很好的谐波滤除能力及动态性能。该锁相环方法适用于各种单相并网系统。     

基于DFT的改进并网逆变器锁相方法

提出了一种基于离散傅里叶变换(DFT)的改进软件锁相方法,克服了基于正弦信号相乘的瞬时鉴相方法信噪比极低及基于过零点检测的周期鉴相方法对过零点波形依赖性高的缺点。该方法采用调频和锁相两个过程共同作用实现锁相环(PLL)功能,在电网波形严重畸变、频率和电压闪变等异常状态时,能快速锁定目标信号基波分量的相位,实现较高的基波功率因数。通过5 kW样机的实验验证了该锁相方法具有很高的可行性。     

正过零鉴相全数字逆变器锁相环建模研究

研究了基于周期控制的正过零鉴相全数字逆变器中全数字锁相环的建模和参数设计.由于过零鉴相锁相环实现起来简单,方便,成本低,故已大量用于逆变电源等许多场合.长期以来,这种锁相方法的参数选取是通过试凑和经验选择的,在性能分析上没有完善的理论指导和精确的模型分析.为此,对TMS320F240过零时间检测鉴相的全数字锁相环进行了精确建模,给出了等效模型参数的设计方法.通过仿真和实验证实了该模型的正确性和设计方法的可行性.     

电功率微机测量新算法

研究一种基于时域积分的电功率数字测量新算法。算法先将有功功率、无功功率的测量,转化为对瞬时有功功率和瞬时无功功率的直流分量的估计,然后基于加窗离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)和离散傅里叶逆变换(inverse discrete Fourier transform, IDFT)实现Hilbert变换,将周期电压信号各频率分量准确移相90°,最后利用矩形自卷积窗,设计高性能FIR梳状滤波器,高效率地滤除瞬时功率信号中的基波及谐波分量。算法实现了在采样存在同步误差时有功功率和无功功率的高精度估计,仿真和科研实践验证了算法的可行性和有效性。     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差。提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法。该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°。并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差.提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法.该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°.并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电功率时产生的误差.仿真计算结果表明,基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法具有很高的精度.     

一种基于多过零鉴相器的数字锁相环

采用传统过零鉴相器的数字锁相环(DPLL)实现简单,当同步信号受干扰时会存在多个过零点,将导致鉴相失败。为解决这一问题,提出了多过零鉴相器:可以统计一个周期内的多个捕获周期值,结合同步信号采样,准确定位过零点,进而计算出相位差。随后,介绍了采用模糊PI控制的数字锁相环的软件实现流程。通过实验验证了该方法的可行性。     

一种新型的全数字锁相环

该文提出了一种实现全数字锁相环的新方法。在基于该方法实现的全数字锁相环中，一种数字比例积分控制的设计结构取代了传统的一些数字环路滤波控制方法。通过线性近似，该文推导出该锁相环系统的数学模型，并进一步对该系统的局部动态特性进行了讨论。理论分析表明这种新型的全数字锁相环具有很宽的锁相范围，并且在不同被锁频点的局部范围内都具有相同的稳定形式，锁相跟踪达到稳定的时间与被锁信号的周期成正比，由于充分利用了鉴相脉冲宽度所包含的相位误差信息，同时又引入了积分控制，使锁相环的跟踪响应速度得到提高。仿真实验进一步验证了理论分析的结论。该文锁相环采用数字电路方式实现，其性能可以通过比例和积分控制参数进行调节，因而简化了设计过程，便于应用在电机调速系统，有源滤波器和静止无功补偿器等领域。     

谐波畸变电网下的单相同步旋转坐标系锁相环

锁相环技术是并网变流器的核心技术之一。针对传统单相同步旋转坐标系锁相环在畸变电网下锁相精度差的问题,提出一种基于离散傅里叶变换(DFT)的高精度锁相环技术。基于DFT的锁相技术的核心问题是如何准确获取电网频率,将DFT和单相同步旋转坐标系锁相环相结合,利用DFT的优异选择性滤波性能和相角变换性质,从畸变电网信号中准确提取基波和生成虚拟正交信号,在同步旋转坐标系提取电网频率,实现DFT的频率自适应,最终无静差、高精度跟踪电网相位。仿真和实验结果表明,所提出的锁相环对电网电压的畸变谐波、直流偏置误差和电网频率脉动等有很好的适应性,在各种电网条件下,均能准确地跟踪电网电压相位,验证了该锁相方法的有效性和优越性。     

Carrier phase error detection method and synchronization control of parallel‐connected PWM inverters without signal line

In recent years, parallel operation of inverters is employed to increase reliability and capacity in an uninterruptible power supply (UPS) system. A phase error in PWM carrier‐signals of each inverter causes high‐frequency loop current between inverters. Therefore, the PWM carrier‐signal of each inverter should be adjusted in phase. This paper proposes a detection method of phase error in PWM carrier‐signal and its application to synchronization control for parallel‐connected inverters. A simple definite‐integral circuit achieves detection of the carrier phase error from high‐frequency loop current using no signal line between inverters. The detected carrier phase error is applied to synchronize the PWM carrier‐signal through a PI compensator, and then the high‐frequency loop current can be suppressed. Several experimental test results show the validity of the proposed detection method and synchronization control. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 157(1): 63– 71, 2006; Published online in Wiley InterScience ( http://www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20143     

基于四阶牛顿插值法同步化的FFT谐波分析方法

提出了一种实时检测谐波的分析方法,利用高阶的牛顿插值法推导了同步化公式,该公式对固定采样频率得到的采样数据重新推导与跟踪,再从算法上调整采样周期对重现的信号曲线进行重新采样,最后对重新采样序列进行快速傅里叶(FFT)谐波分析。即使是在工频波动比较大的情况下以及采用较少量的采样数据,新采样序列依然能够利用FFT算法准确地获得被分析曲线所包含的高阶谐波分量的幅值和相位。仿真结果和实际应用证明,该方法对于实时性要求比较高、电压频率变化比较大的情况具有良好的鲁棒性。     

解耦多同步参考坐标系电网电压同步信号检测方法

在新能源发电并网中,并网变换器需根据电网运行状态实施相应的控制以保证其安全可靠运行。需要对电网电压的频率和相位实现快速准确的检测,同时还需要为变流器的并网运行提取出正负序分量。本文针对解耦双同步参考坐标系锁相环在谐波情况下频率检测结果和同步效果差的问题,提出了一种解耦多同步参考坐标系电网电压同步信号检测方法。该方法通过正负序dq轴系以及低次谐波的dq轴系分解,实现了多轴系dq分量的解耦,可以在电网电压不对称和含有谐波分量的情况下,快速提取出电网电压的频率和相位信息,同时还可得到正负序分量的dq轴变换结果。实验结果表明提出的方法在电网电压不对称、频率变化和含有多次谐波情况下均具有很好的同步效果。     

基于扫频阻抗法辨识的电力变压器绕组变形智能检测技术

针对扫频阻抗法在变压器绕组变形检测中判据尚不明确,还依赖人员经验的现状.文章结合扫频阻抗谱的基本特性,提出基于扫频阻抗谱辨识的绕组变形智能检测技术,选取的特征参量包括阻抗幅值的极值点、相位过零点、70°相位特征点、相关系数.并通过实验对不同故障状态下的各参量变化进行统计分析,验证扫频阻抗谱的特征参量在检测变压器绕组变形时的有效性.结果 表明,所选扫频阻抗谱的特征参量可以很好地识别绕组是否变形以及故障类型.此项研究为我国电力变压器绕组变形故障检测的发展提供参考和借鉴.     

扫频检测电网对地电容的改进型方法

为配合随调式消弧线圈的使用,提出了一种扫频检测系统对地电容的改进型方法。在寻找系统谐振频率时,以幅值判断代替传统的相位判断,使检测更为方便准确;通过对电抗参数的合理设计,确定注入变频信号的频率范围,使其避开电网频率,这样有利于检测信号的分离;改进了扫频方式,缩短了电容检测的时间;针对文中的方法,提出了一种简单实用的信号处理算法,能有效消除工频及其他噪声对检测信号的干扰。模拟试验验证了所提出方法的有效性。     

频控阵雷达多路相参信号源的设计与实现

针对频控阵雷达高相参精度、低复杂度、小型化的设计需求,提出了一种基于FPGA和射频捷变收发器的多路相参信号源设计方案。利用多片射频捷变收发器产生8路基带同步信号,采用将一路发射信号回接到各接收通路的一发多收自校准方式,并运用基于1 bit量化检测校正相位模糊的方法,对多路信号的相位进行检测和调整,实现多路射频信号的无相位模糊相参发射。该信号源设计方案实现复杂度低,占用资源少,可输出多路500 MHz^6 GHz相参的LFM射频信号。     

基于数学形态学和改进Prony算法的谐波与间谐波参数估计

由于传统Prony算法对谐波与间谐波的检测易受噪声影响,为了提高参数估计精度,准确提取谐波和间谐波的频率、幅值和相位,提出了一种基于数学形态学和改进Prony算法的谐波与间谐波参数估计方法.该方法主要思路是先用数学形态学构建形态滤波器去除噪声,可以克服传统Prony算法对噪声敏感的不足;然后再将去噪拟合后的谐波信号进行改进Prony分析.该方法针对原始Prony方法优化了实际阶数和线性参数的求解过程,对比小波消噪求解谐波各参数的方法优化了去噪效果.通过MATLAB对谐波信号进行编程分析,发现该方法在噪声情况下仍能得到较高精度的谐波与间谐波幅值、频率和相位参数估计,验证了该方法的可行性和有效性.     

单杆异步高压无线核相器设计与实现

为降低核相同步性要求,提高核相效率、安全性和可靠性,提出一种适用于跨电压等级非接触式单杆异步核相算法。利用平板电容型电场传感器电荷感应原理及波形变换与过零点检测相结合的方法,研制出一种高压无线核相器。分析了单杆异步核相原理,并对其进行误差修正。对不同电压等级输电线路及平板电容型电场传感器进行建模仿真,完成核相器软硬件功能和手机APP智能核相管理平台设计与调试,并在高压条件下进行核相试验。试验结果表明,在高压电场环境下,非接触式高压核相器可以实现单杆多点异步核相,核相结果稳定可靠。     

光纤自愈环网电流纵差保护的数据同步方法

针对基于数据通道的同步方法不能适应光纤自愈环网通信路由的变化,提出了基于分布参数线路模型的同步算法.该方法利用分布参数线路模型,分别从线路两端计算保护安装处的电流相模量或电压相模量作为数据同步比较的依据,采用相位比较结合数据修正的方法进行采样数据同步处理.该方法同步速度快,不受通信路由变化、线路参数变化和谐波的影响,能够解决电流纵差保护在光纤自愈环网中的采样数据同步问题.ATP仿真和试验结果表明其同步精度满足电流纵差保护的要求.     

高速卫星通信中全数字载波同步算法的研究

为满足在高速率卫星通信中全数字化中频解调的要求,对全数字化载波同步算法进行了深入研究,根据奈奎斯特采样定理以及中频采样定理,分析了利用高速中频调制BPSK/QPSK信号恢复本地同步相干解调载波算法的可行性。同时给出了全数字锁相环算法及720MHz中频调制信号下全数字载波同步算法的设计与实现,对其关键组成模块:鉴相器、数控振荡器和环路滤波器等给出了详细的设计方法,并最终使用MATLAB对算法进行了功能仿真,仿真结果表明该算法能够很好地实现数字解调端的载波同步功能,能够完成1MHz以内频偏锁相的功能,相位误差较小,达到了卫星通信系统接收端载波同步的性能要求。