CN106067722A - 一种信号同步方法 - Google Patents

一种信号同步方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106067722A
CN106067722A CN201610104283.3A CN201610104283A CN106067722A CN 106067722 A CN106067722 A CN 106067722A CN 201610104283 A CN201610104283 A CN 201610104283A CN 106067722 A CN106067722 A CN 106067722A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
signal
processing unit
digital
phase shift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610104283.3A
Other languages
English (en)
Inventor
黄连生
陈晓娇
傅鹏
高格
王泽京
何诗英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Plasma Physics of CAS
Original Assignee
Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Plasma Physics of CAS filed Critical Institute of Plasma Physics of CAS
Priority to CN201610104283.3A priority Critical patent/CN106067722A/zh
Publication of CN106067722A publication Critical patent/CN106067722A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/06—Circuits specially adapted for rendering non-conductive gas discharge tubes or equivalent semiconductor devices, e.g. thyratrons, thyristors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0012—Control circuits using digital or numerical techniques

Abstract

本发明公开了一种信号同步方法，交流同步电压信号经过变压器降压后得到低压信号，低压信号通过状态变量滤波器滤除叠加在信号上的谐波，然后经过高频数字采样电路进入数字处理器DSP，由数字处理器DSP进行数字锁相，数字锁相采用D‑Q变换、α‑β、相位闭环控制技术综合得到准确的相位值，锁相后数字处理器DSP读取外部移相拨码设定的移相值通过定时器计数进行同步移相，最后输出所需要的同步方波信号。本发明避免了谐波对后级数字锁相的影响，极大的提高了锁相环的抗干扰特性并保证了锁相精度；增加拨码设定移相值功能，实现了任意相位的同步；实施该方案通过拨码设定实现任意相位差同步，降低了施工接线复杂度及现场调试难度。

Description

一种信号同步方法
技术领域
本发明涉及晶闸管相控变流器控制技术领域，尤其涉及一种信号同步方法。
背景技术
同步信号在相控晶闸管变流器设备控制中极其重要，主要用于晶闸管相控变流器控制中的相位及频率同步。同步的目的是在保证触发控制电路的工作频率与主电路交流电频率一致的同时，保证晶闸管触发脉冲与晶闸管两端交流电压保持正确的相位关系。同步信号的精度直接影响到相控变流器设备的安全运行区间及控制精度。
传统的同步方式主要包括同步变压器同步和三相数字锁相环同步。采用同步变压器进行同步，可以使同步信号与主电路的交流信号始终保持同频率及固定相位关系，但由于同步变压器定相受限于变压器连接组别，不可实现任意相位同步，在大型整流设备中众多晶闸管相控变流器需做交流移相时需要多个移相同步变压器实现同步功能，方案复杂。近年来逐步成熟的三相数字锁相环同步，通过微处理器做复杂数学变换及数字锁相环技术，实现三相同步，但该方法锁相精度受交流侧谐波影响，抗干扰能力较差。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种信号同步方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种信号同步方法，交流同步电压信号经过变压器降压后得到低压信号用于后级的处理，该低压信号通过状态变量滤波器滤除叠加在信号上的谐波，然后经过高频数字采样电路进入数字处理器DSP，由数字处理器DSP进行数字锁相，数字锁相采用D-Q变换、α-β、相位闭环控制技术综合得到准确的相位值，锁相后数字处理器DSP读取外部移相拨码设定的移相值通过定时器计数进行同步移相，最后输出所需要的同步方波信号。
所述的移相拨码设定包括有8个电阻和8个拨码开关，所述的8个拨码开关的一端连接电源VCC端，另一端分别与8个电阻串联，8个电阻的另一端接地，8个电阻和8个拨码开关的连接端分别与数字处理器DSP连接。
1、交流侧电压信号通过降压变压器将电压降至[-10V,+10V]范围。
2、降压后的信号经过状态变量滤波器，滤除叠加在交流电压上的谐波。
3、滤波后的基波电压信号通过采样频率不小于100kHz的高速数字采样后，由数字处理芯片（DSP）进行锁相处理。锁相处理就是通过数学计算锁定交流信号零相位点。
4、数字处理芯片锁相后读取外部拨码设定的移相值，在零相位基础上通过定时器计数方式实现移相输出。
5、数字处理芯片输出同步定相后的同步方波信号，该同步方波信号与交流侧电压信号相位差值即是外部拨码开关设定相位值，移相值设定范围为[0°，180°]，可以实现任意移相的相位同步。
本发明的优点是：本发明首先使用状态变量滤波器对交流侧电压信号进行滤波，可以得到所需要的基波信号，避免了谐波对后级数字锁相的影响，极大的提高了锁相环的抗干扰特性并保证了锁相精度；增加拨码设定移相值功能，实现了任意相位的同步；实施该方案通过拨码设定实现任意相位差同步，降低了施工接线复杂度及现场调试难度。
附图说明
图1本发明原理框图。
图2 交流侧电压降压原理图。
图3状态变量滤波器原理图。
图4 状态变量滤波器测试波形。
图5 数字锁相原理图。
图6 移相拨码设定原理图。
图7 移相流程图。
图8 交流不受谐波影响条件下0°移相相位同步测试波形。
图9 交流受谐波影响条件下0°移相相位同步测试波形。
图10 交流不受谐波影响条件下164.16°移相相位同步测试波形。
图11 交流不受谐波影响条件下164.16°移相相位同步测试波形。
具体实施方式
如图1所示，一种信号同步方法，交流同步电压信号经过变压器1降压后得到低压信号用于后级的处理，该低压信号通过状态变量滤波器2滤除叠加在信号上的谐波，然后经过高频数字采样电路3进入数字处理器DSP4，由数字处理器DSP4进行数字锁相，数字锁相采用D-Q变换、α-β、相位闭环控制技术综合得到准确的相位值，锁相后数字处理器DSP读取外部移相拨码设定的移相值通过定时器计数5进行同步移相，最后输出所需要的同步方波信号6。
如图6所示，所述的移相拨码设定包括有8个电阻7和8个拨码开关8，所述的8个拨码开关8的一端连接电源VCC端，另一端分别与8个电阻7串联，8个电阻7的另一端接地，8个电阻7和8个拨码开关8的连接端分别与数字处理器DSP4连接。
用于同步的交流电压经过降压变压器1得到 [-10V,+10V]范围的低压信号，用于后级处理。降压变压器1示意图如图2所示，其实际连接组别可以任意确定。
降压变压器1的输出交流信号，该信号经过状态变量滤波器2滤波，滤波器2原理如图3所示。通过该滤波器2可以得到50Hz的基波电压信号。滤波器2测试结果如图4所示，图4中CH3通道是受谐波干扰的交流电压信号，CH1通道是经过状态变量滤波器滤波后的50Hz基波电压信号。
滤波后的50Hz基波信号通过高速数字采样采样。为得到高精度相位值，采样频率不低于100kHz。
采样后的数据进入数字处理器（DSP）进行数字锁相处理。数字锁相采用应用广泛的D-Q变换、α-β、相位闭环控制技术综合得到准确的相位值。数字锁相原理如图5所示。
数字锁相后再由定时器计数移相5实现任意相位的同步。模块上设计一组8位拨码开关8，拨码设定分别率是0.01°，通过拨码设定所需要的移相值，数字处理芯片实时读取移相值，以锁相后的零相位值为相位起点进行移相。拨码设定原理如图6所示。实现移相的逻辑流程如图7所示。
对整个模块进行测试，图8 是交流不受谐波影响条件下0°移相相位同步测试波形；图9 是交流受谐波影响条件下0°移相相位同步测试波形；图10 是交流不受谐波影响条件下164.16°移相相位同步测试波形；图11是 交流不受谐波影响条件下164.16°移相相位同步测试波形。通道1是用于做同步源的交流电压信号，通道3是经过经过移相处理的同步方波信号。该方波信号就是后级移相控制单元的标准同步信号，可以实现频率同步及任意相位同步。

Claims (3)

1.一种信号同步方法，其特征在于：交流同步电压信号经过变压器降压后得到低压信号用于后级的处理，该低压信号通过状态变量滤波器滤除叠加在信号上的谐波，然后经过高频数字采样电路进入数字处理器DSP，由数字处理器DSP进行数字锁相。
2.根据权利要求1所述一种信号同步方法，其特征在于：所述的数字锁相采用D-Q变换、α-β、相位闭环控制技术综合得到准确的相位值，锁相后数字处理器DSP读取外部移相拨码设定的移相值通过定时器计数进行同步移相，最后输出所需要的同步方波信号。
3.根据权利要求2所述的一种信号同步方法，其特征在于：所述的移相拨码设定包括有8个电阻和8个拨码开关，所述的8个拨码开关的一端连接电源VCC端，另一端分别与8个电阻串联，8个电阻的另一端接地，8个电阻和8个拨码开关的连接端分别与数字处理器DSP连接。
CN201610104283.3A 2016-02-25 2016-02-25 一种信号同步方法 Pending CN106067722A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610104283.3A CN106067722A (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种信号同步方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610104283.3A CN106067722A (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种信号同步方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106067722A true CN106067722A (zh) 2016-11-02

Family

ID=57419648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610104283.3A Pending CN106067722A (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种信号同步方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106067722A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113541519A (zh) * 2021-07-26 2021-10-22 深圳市尚科新能源有限公司 一种用于电源的同步锁相方法和电源

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2185943Y (zh) * 1994-01-27 1994-12-21 田建平 多功能充电机
CN1166720A (zh) * 1996-05-24 1997-12-03 刘耀和 通用“单元-插块”组合式触发器
CN101404457A (zh) * 2008-11-20 2009-04-08 北京金自天正智能控制股份有限公司 一种基于dsp和fpga的交交变频电流数字控制系统
CN104362655A (zh) * 2014-12-10 2015-02-18 国家电网公司 一种不平衡负载补偿装置和补偿方法
CN204230921U (zh) * 2014-12-12 2015-03-25 东莞市创业电气设备有限公司 基于dsp的静止无功发生器
CN105337540A (zh) * 2015-11-25 2016-02-17 北京金自天正智能控制股份有限公司 一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的两电平电路板

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2185943Y (zh) * 1994-01-27 1994-12-21 田建平 多功能充电机
CN1166720A (zh) * 1996-05-24 1997-12-03 刘耀和 通用“单元-插块”组合式触发器
CN101404457A (zh) * 2008-11-20 2009-04-08 北京金自天正智能控制股份有限公司 一种基于dsp和fpga的交交变频电流数字控制系统
CN104362655A (zh) * 2014-12-10 2015-02-18 国家电网公司 一种不平衡负载补偿装置和补偿方法
CN204230921U (zh) * 2014-12-12 2015-03-25 东莞市创业电气设备有限公司 基于dsp的静止无功发生器
CN105337540A (zh) * 2015-11-25 2016-02-17 北京金自天正智能控制股份有限公司 一种实现永磁同步电机变频软启动及并网控制的两电平电路板

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAVID BAEZ-LOPEZ ET AL.: "A Novel Modification Scheme for the State Variable Filter to Improve Its High Frequency Performance", 《1997 IEEE PACIFIC RIM CONFERENCE ON COMMUNICATIONS, COMPUTERS AND SIGNAL PROCESSING》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113541519A (zh) * 2021-07-26 2021-10-22 深圳市尚科新能源有限公司 一种用于电源的同步锁相方法和电源
CN113541519B (zh) * 2021-07-26 2023-01-06 深圳市尚科新能源有限公司 一种用于电源的同步锁相方法和电源

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104410293B (zh) 基于延时补偿的多脉冲晶闸管触发器控制方法
CN104201938B (zh) 一种基于cpld的变频器软启动方法
CN205176248U (zh) 智能变电站电子式互感器测量准确性仿真测试比对系统
CN108226588A (zh) 一种适用于单相和三相电力系统的软件锁相方法
CN203054093U (zh) 利用同步采样在混合信号中提取直流信号的装置
CN108988825A (zh) 一种可控硅整流双同步锁相触发控制方法
CN102981133A (zh) 一种修正相控整流控制中因频率变化引起相位采集误差的方法
CN103995198A (zh) 一种模拟量输入合并单元计量性能检测装置及其检测方法
CN205265582U (zh) 发电机静止励磁系统同步信号检测装置
CN103116059A (zh) 适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法
CN104393605B (zh) 晶闸管投切滤波器的无功连续补偿控制方法
CN106067722A (zh) 一种信号同步方法
CN106253324A (zh) 带决策器的光伏微电网逆变器同步控制装置及其控制方法
CN103323680A (zh) 一种电容器组电容量检测与平衡配置装置
CN106209090B (zh) 一种基于fpga的合并单元秒脉冲同步输出系统及方法
CN102095932B (zh) 光伏逆变器接入点电压相位检测方法
CN104753408B (zh) 一种大功率电机切换控制系统及切换方法
CN104753438B (zh) 一种变频频率跟踪与切换方法
CN203301152U (zh) 基于fpga锁相控制的有源电力滤波装置
CN103389431A (zh) 一种智能变电站带负荷综合试验装置
CN107525978A (zh) 一种基于暂态源的合并单元暂态电流测试方法和装置
CN103487650A (zh) 一种水轮发电机组的测频装置
CN209247885U (zh) 一种无线相位测量装置
Sun et al. A new PLL based on fast positive and negative sequence decomposition algorithm with matrix operation under distorted grid conditions
CN105573179A (zh) 一种用于变化频率的晶闸管同步信号处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161102