電網電壓相位計算方法、裝置及單相脈沖寬度調制整流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電網電壓相位計算方法、裝置及單相脈沖寬度調制整流器。其中，所述方法包括：采集電網電壓信號，得到第一電壓信號；對所述第一電壓信號進行信號處理，以使處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度；對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標變換，生成第三電壓信號；根據(jù)所述第三電壓信號，得出電網電壓的頻率；根據(jù)所述電網電壓的頻率，得出電網電壓相位。較現(xiàn)有技術，本發(fā)明無需硬件處理模塊將單相交流電轉換為方波信號的過程，進而避免了方波轉換時存在的誤差，另外，本發(fā)明可實時計算出電網電壓任意時刻的相位，有助于進一步提高對電網電壓鎖相控制的精度。
【專利說明】 電網電壓相位計算方法、裝置及單相脈沖寬度調制整流器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及控制技術，尤其涉及一種電網電壓相位計算方法、裝置及單相脈沖寬度調制整流器。
【背景技術】
[0002]目前，電氣化鐵道電網大多采用單相供電。電力機車的單相PWM (PulseWidthModulation，脈沖寬度調制)整流器將電網提供的單相交流電轉化為直流電，三相逆變器再將該直流電轉化為三相交流電供給用于驅動列車行駛的電機，以保證列車平穩(wěn)、快速運行。對電網電壓的鎖相控制是單相PWM整流器正常工作的關鍵，直接影響整流器的功率因數(shù)。而鎖相控制的依據(jù)是電網電壓相位。
[0003]現(xiàn)有技術中，單相PWM整流器需要借助硬件處理模塊間接計算得出。即，通過硬件處理模塊將電網提供的單相交流電信號轉換為方波信號，再利用整流器控制芯片的捕獲功能捕獲方波信號的上升沿或下降沿，獲得電網電壓的0°或180°相位。所述硬件處理模塊在將單相交流電信號轉換為方波信號時存在誤差，進而影響整流器控制芯片獲得電網電壓的0°或180°相位的準確性。另外，現(xiàn)有整流器控制芯片只能獲取電網電壓的0°和180°相位，對0°和180°之間的電網電壓相位無法獲得，最終影響對電網電壓鎖相控制的精度。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供一種電網電壓相位計算方法、裝置及單相脈沖寬度調制整流器，以提高相位計算的準確度。
[0005]本發(fā)明的第一個方面是提供一種電網電壓相位計算方法，包括:
[0006]采集電網電壓信號，得到第一電壓信號；
[0007]對所述第一電壓信號進行信號處理，以使處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度；
[0008]對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標變換，生成第三電壓信號；
[0009]根據(jù)所述第三電壓信號，得出電網電壓的頻率；
[0010]根據(jù)所述電網電壓的頻率，得出電網電壓相位。
[0011]本發(fā)明的另一個方面是提供一種電網電壓相位計算裝置，包括:
[0012]采集模塊，用于采集電網電壓信號，得到第一電壓信號；
[0013]信號處理模塊，用于對所述第一電壓信號進行信號處理，以使處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度；
[0014]坐標變換模塊，用于對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標變換，生成第三電壓信號；
[0015]第一計算模塊，用于根據(jù)所述第三電壓信號，得出電網電壓的頻率；
[0016]第二計算模塊，用于根據(jù)所述電網電壓的頻率，得出電網電壓相位。[0017]本發(fā)明的又一個方面是提供一種單相脈沖寬度調制整流器，包括本發(fā)明實施例提供的所述電網電壓相位計算裝置。
[0018]由上述技術方案可知，本發(fā)明實施例通過對采集到的第一電壓信號進行信號處理，得出相位滯后于所述第一電壓信號的第二電壓信號，然后對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標轉換，生成第三電壓信號，最后根據(jù)所述第三電壓信號計算得出電網電壓相位。較現(xiàn)有技術，本發(fā)明實施例無需硬件處理模塊將單相交流電轉換為方波信號的過程，進而避免了方波轉換時存在的誤差，另外，本發(fā)明實施例可實時計算出電網電壓任意時刻的相位，有助于進一步提聞對電網電壓鎖相控制的精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明提供的電網電壓相位計算方法實施例一的流程示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明提供的電網電壓相位計算裝置實施例一的結構示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明提供的電網電壓相位計算裝置實施例中第一計算模塊的一具體實例的結構不意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明提供的單相脈沖寬度調制整流器實施例一的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供的電網電壓相位計算方法實施例一的流程示意圖。如圖中所示，本實施例一所述的方法，包括:
[0024]步驟101、采集電網電壓信號，得到第一電壓信號。
[0025]步驟102、對所述第一電壓信號進行信號處理，以使信號處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度。
[0026]具體地，對所述第一電壓信號進行移相處理，以使處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度。
[0027]步驟103、對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標變換，生成第三電壓信號。
[0028]具體地，對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標變換，即Park變換，生成第三電壓信號和第四電壓信號，即q軸電壓信號和d軸電壓信號。
[0029]步驟104、根據(jù)所述第三電壓信號，得出電網電壓的頻率。
[0030]具體地，首先，計算預設電壓基準與所述第三電壓信號的差值。然后，對所述差值進行比例積分(英文縮寫PI)控制，生成電網電壓頻率變化量。最后，將所述頻率變化量與預設頻率相加，得出電網電壓的頻率。
[0031]步驟105、根據(jù)所述電網電壓的頻率，得出電網電壓相位。
[0032]具體地，將所述電網電壓的頻率對時間進行積分計算，得出電網電壓的相位。
[0033]本實施例通過對采集到的第一電壓信號進行信號處理，得出相位滯后于所述第一電壓信號的第二電壓信號，然后對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標轉換，生成第三電壓信號，最后根據(jù)所述第三電壓信號計算得出電網電壓相位。較現(xiàn)有技術，本實施例無需硬件處理模塊將單相交流電轉換為方波信號的過程，進而避免了轉換時存在的誤差，另外，本發(fā)明實施例可實時計算出電網電壓任意時刻的相位，有助于進一步提高對電網電壓鎖相控制的精度。
[0034]本領域普通技術人員可以理解:實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
[0035]如圖2所示，本發(fā)明提供的電網電壓相位計算裝置實施例一的結構示意圖。如圖中所示，所述電網電壓相位計算裝置包括:采集模塊1、信號處理模塊2、坐標變換模塊3、第一計算模塊4和第二計算模塊5。其中，所述采集模塊I用于采集電網電壓信號，得到第一電壓信號。所述信號處理模塊2用于對所述第一電壓信號進行信號處理，以使信號處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度。所述坐標變換模塊3用于對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標變換，生成第三電壓信號。所述第一計算模塊4用于根據(jù)所述第三電壓信號，得出電網電壓的頻率。所述第二計算模塊5用于根據(jù)所述電網電壓的頻率，得出電網電壓相位。本實施例所述的電網電壓相位計算裝置可實現(xiàn)上述方法實施例所述的過程。
[0036]本實施例通過對采集到的第一電壓信號進行信號處理，得出相位滯后于所述第一電壓信號的第二電壓信號，然后對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標轉換，生成第三電壓信號，最后根據(jù)所述第三電壓信號計算得出電網電壓相位。較現(xiàn)有技術，本實施例無需硬件處理模塊將單相交流電轉換為方波信號的過程，進而避免了轉換時存在的誤差，另外，本發(fā)明實施例可實時計算出電網電壓任意時刻的相位，有助于進一步提高對電網電壓鎖相控制的精度。
[0037]進一步地，上述實施例一中所述的信號處理模塊具體用于對所述第一電壓信號進行移相處理，以使處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度。
[0038]進一步地，上述實施例所述的電網電壓相位計算裝置中所述第一計算模塊可采用如圖3所示的結構實現(xiàn)。具體地，所述第一計算模塊4包括:第一計算單元41、比例積分控制單元42和第二計算單元43。其中，所述第一計算單元41用于計算預設電壓基準與所述第三電壓信號的差值。所述比例積分控制單元42用于對所述差值進行比例積分控制，生成電網電壓頻率變化量。所述第二計算單元43用于將所述頻率變化量與預設頻率相加，得出電網電壓的頻率。
[0039]進一步地，上述實施例中所述第二計算模塊具體用于將所述電網電壓的頻率對時間進行積分計算，得出電網電壓的相位。
[0040]如圖4所示，本發(fā)明提供的單相脈沖寬度調制整流器實施例一的結構示意圖。本實施例所述單相脈沖寬度調制整流器包括電網電壓相位計算裝置10。所述電網電壓相位計算裝置10可具體采用上述各實施例提供的所述電網電壓相位計算裝置，具體工作原理如上述各實施例所述的相關內容，此處不再贅述。
[0041]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種電網電壓相位計算方法，其特征在于，包括: 采集電網電壓信號，得到第一電壓信號； 對所述第一電壓信號進行信號處理，以使處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度； 對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標變換，生成第三電壓信號； 根據(jù)所述第三電壓信號，得出電網電壓的頻率； 根據(jù)所述電網電壓的頻率，得出電網電壓相位。
2.根據(jù)權利要求1所述的電網電壓相位計算方法，其特征在于，所述對所述第一電壓信號進行信號處理，以使處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度，具體為: 對所述第一電壓信號進行移相處理，以使處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度。
3.根據(jù)權利要求1所述的電網電壓相位計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第三電壓信號，得出電網電壓的頻率，包括: 計算預設電壓基準與所述第三電壓信號的差值； 對所述差值進行比例積分 控制，生成電網電壓頻率變化量； 將所述頻率變化量與預設頻率相加，得出電網電壓的頻率。
4.根據(jù)權利要求1~3中任一所述的電網電壓相位計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述電網電壓的頻率，得出電網電壓相位，具體為: 將所述電網電壓的頻率對時間進行積分計算，得出電網電壓的相位。
5.一種電網電壓相位計算裝置，其特征在于，包括: 采集模塊，用于采集電網電壓信號，得到第一電壓信號； 信號處理模塊，用于對所述第一電壓信號進行信號處理，以使處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度； 坐標變換模塊，用于對所述第一電壓信號和第二電壓信號進行旋轉坐標變換，生成第三電壓信號； 第一計算模塊，用于根據(jù)所述第三電壓信號，得出電網電壓的頻率； 第二計算模塊，用于根據(jù)所述電網電壓的頻率，得出電網電壓相位。
6.根據(jù)權利要求5所述的電網電壓相位計算裝置，其特征在于，所述信號處理模塊，具體用于對所述第一電壓信號進行移相處理，以使處理后生成的第二電壓信號的相位滯后于所述第一電壓信號90度。
7.根據(jù)權利要求5所述的電網電壓相位計算裝置，其特征在于，所述第一計算模塊，包括: 第一計算單元，用于計算預設電壓基準與所述第三電壓信號的差值； 比例積分控制單元，用于對所述差值進行比例積分控制，生成電網電壓頻率變化量； 第二計算單元，用于將所述頻率變化量與預設頻率相加，得出電網電壓的頻率。
8.根據(jù)權利要求5~7中任一所述的電網電壓相位計算裝置，其特征在于，所述第二計算模塊，具體用于將所述電網電壓的頻率對時間進行積分計算，得出電網電壓的相位。
9.一種單相脈沖寬度調制整流器，其特征在于，包括上述權利要求5~8中任一所述的電網電壓相位計算裝置·。
【文檔編號】G01R25/00GK103852640SQ201210513648
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權日:2012年12月4日
【發(fā)明者】王雪迪, 耿輝, 鄒代厚 申請人:中國北車股份有限公司